太阳系中，火星和地球一样，都是位于宜居带的行星，只不过从地理位置上来看，火星处于太阳系宜居带的外边缘，看似不像地球那么“好命”。

但一直以来，科学家们对乌托邦平原一直怀有极大的兴趣，那里是进行火星探测的极佳场所。2021年5月15日，我国“天问一号”探测器的着陆器携带“祝融号”火星车，在乌托邦平原南部预选区域成功软着陆。时至今日，它仍在火星为我们探索着星际奥秘。

诸多的探测数据都表明，火星或许曾经有一段和地球差不多的宜居时期。有水，就可能有生命，或者曾经有过生命。“火星的宜居性演化，过去或现在是否支持生命存在，既是认识火星的前沿科学问题，也是理解地球家园的需求。”近日，中国科学院院士、中科院地质与地球物理研究所研究员潘永信在第732期香山科学会议上阐释了火星探测的重要意义。

寻找水是火星探测的重要目标

火星是太阳系内与地球环境最为相似的近邻行星，水对于寻找宜居环境甚至维持生命至关重要，寻找水是火星探测的重要目标，迄今已取得一系列重要认识。

“火星早期有过大量液态水，但在诺亚世纪晚期至西方纪早期气候发生剧烈变化，液态水逃逸，逐渐演变为如今干旱、寒冷、更加氧化的、‘不太宜居’的环境。”潘永信说。

但“祝融号”带来惊喜。就在9月26日，一组最新的“祝融号”火星车次表层探测雷达回传数据，让我国科研人员发现位于着陆区数米厚的风化层下，存在着两组由粗变细的沉积地层，可能反映了约35亿年至32亿年以来火星表面多次被水活动改造的过程。

科学家们猜测，在火星的早期历史中，它以某种方式失去了一些大气层，水干涸了。

“水作为最重要的生命要素，火星目前全球等量水深大约为20—40米，而多个证据表明，过去火星等量水深大约为100—1500米。大部分水进入了地壳，一小部分通过大气循环输运分解进入太空。”中国科学技术大学地球和空间科学学院执行院长汪毓明及其团队就对火星表面的物质和大气循环方式进行了深入研究，以解释这小部分水进入太空的必要环节。

“未来一段时期内，火星探测的主旋律是围绕‘火星水——宜居性——生命搜寻’进行的。”潘永信说，许多重大科学问题尚未解决，诸如火星生命、气候过程与变化、内部圈层过程等将是今后研究的重要方向。

采样返回是未来火星研究重点

虽然在过去几十年的探测中，科学家们对火星的宜居性环境特征及演化有了初步了解，但仍未发现明显的火星生命活动痕迹。

“样品研究将从另外一个维度打开火星宜居性演化的奥秘。”中国科学院地质与地球物理研究所研究员魏勇坚信，未来10年，火星的研究重点将是小范围宜居环境区域内的采样返回。

目前，日本将于2029年采集至少10克火星样品返回地球，美国也计划于2030年前后返回“毅力号”采集、存储的样品。

中国火星探测任务工程总设计师张荣桥透露，在首次火星探测取得圆满成功的基础上，按照“一步实现绕着巡、二步完成取样回”的发展路线，2030年前后我国将实现火星取样返回，达到国际领先水平。

“火星采样返回任务将是我国深空探测的另一个飞跃。但当前仍面临去哪儿采和何时去采的问题。”魏勇说，解决“去哪儿采”的问题，需要考虑如何在火星环境中继承嫦娥五号采样技术的成功经验，哪里最有可能找到适合生命起源的环境及生命信号；解决“何时去采”的问题，需要考虑火星沙尘暴对探测器的影响，建立预测全球和局地沙尘暴模型，界定沙尘暴对采样返回任务的危害等级。

探测火星已经不易，采样返回更是难上加难，人类迄今还没有实现这一壮举。张荣桥介绍，目前，国际上47次火星探测任务中，仅25次成功或部分成功，火星着陆任务的成功率更是仅有45%。

魏勇建议，一方面，要尽快成立采样点遴选专家指导委员会和工作组，在满足工程约束的条件下挑选出科学意义最大的地点；另一方面，需要集中优势力量联合攻关火星沙尘暴的监测和预测等问题，预判火星环境是否满足“着陆、采样、上升”任务执行条件。

今年底，当火星北半球冬去春来时，“祝融号”火星车也将被唤醒重启。“我们正在开展的‘天问二号’小行星取样返回任务将实验从地外天体采样返回技术，而这些都将成为‘天问三号’火星取样返回重要环节的先期验证。”张荣桥说。