国际火星探测科学目标演变与未来展望

火星探测是当前太阳系探测和行星科学的焦点.经过近60年的发展,火星成为除地球外,探测和研究程度最高的太阳系行星体,派生出火星空间环境、火星大气、火星表层/次表层物质组成、形貌构造、撞击历史、冰川和冰冻层、气候变化、火星内部结构等多个研究领域.火星陨石研究和实验室模拟研究(实验模拟、数值模拟等)也得以快速发展.火星的重大科学发现包含早期和现代的水活动证据、地质环境多样性、现代地质过程监测、甲烷和有机物的发现、大气组成和演化、当前和近期气候变化、重力场和表面辐射环境等.重大科学成果的取得得益于科学目标规划的指引,也影响着未来科学目标的制订.通过梳理美国火星探测项目分析组(Mars Exploration Program Analysis Group, MEPAG)近20年火星探测科学目标(生命、气候、地质、载人)的演变,展现出国际火星探测思路及未来探测重点.未来10年的火星探测将进一步认知火星内部结构、开启火星生命探测的新阶段和开展火星和火星卫星样品返回.中国开展的火星探测任务也将为国际火星科学发展做出贡献.当前火星仍有诸多重大科学问题未有解答,这些问题与太阳系的重大科学问题紧密融合,突显出火星探测在太阳系形成演化以及太阳系行星宜居性的形成演化研究中不可替代的重要地位.     

深部生物圈病毒研究进展与展望

病毒是地球上丰度最高的生命形式,广泛分布于包括深部生物圈在内的各种环境中.病毒通过侵染微生物宿主影响其生态特征、生态过程和生物地球化学循环,被称为"全球尺度过程的纳米尺度推动者".然而,病毒在深部生物圈中的生态功能和生物地球化学作用仍是一个"黑箱".本文综述了深部生物圈病毒的研究进展,包括病毒在典型深部生物圈环境中的分布规律和环境调控因素、多样性和群落结构、生活方式和活性、与宿主相互作用、生态效应和生物地球化学意义.在此基础上,对深部生物圈病毒在生物学、生态学和生物地球化学方面的研究方向提出建议,以期促进深部生物圈病毒学科的发展.     

火星探测技术的发展

火星是位于地球轨道外侧最近的一颗行星,通过探索火星,人类希望建立第二家园和寻找地球以外的生命.对火星的研究包括磁场、大气和气候、空间环境、地貌和水消失的痕迹等内容.当前火星探测的重点是寻找火星水源和生命迹象,并准备火星样品的回收工作.     

浅谈我国地球环境与生命过程研究中的一些科学问题

社会可持续发展的需求与人类环保意识的增强对地球地表环境与生命协同演变的研究提出了更高和更具体的要求. 地球表层环境生物地球化学过程及地生物学效应是认识与解决地表环境与生命演化的关键科学问题, 其核心研究内容概括为生源要素的环境生物界面动力学及生态效应; 毒害污染物的环境生物地球化学过程及机体影响; 地表环境变化的地生物学响应与生命适应机制; 污染地表环境的生态风险评估与生物修复等. 古生物学作为一门地质学和生物学的古老交叉学科, 在地球系统科学研究中能够发挥独特的作用. 古生物学家和地质学家应当更加关注地质历史时期环境的变化对生物演化的影响, 从而为研究现代环境和生物多样性的关系提供更多历史的借鉴. 基于我国地层古生物学研究的现状和资源的优势, 提出了我国在地史时期环境变迁与生命演化研究领域值得关注的几个热点的科学问题. 经济的快速发展推动了地球科学发展的同时也产生一些新的问题, 如荒漠化加重、环境污染的加重、化石资源的破坏等, 这些都对我国地球环境与生命过程的研究提出了严峻的挑战.     

国际空间站新使命

正囯际空间站(ISS)是美国及其伙伴国家花费了超过1 000亿美元建造的。宇航员在这个狭小空间里研究微重力生物学效应,空间站的外部安装了一些天体物理实验仪器。而在建立20年后,国际空间站又有了一项新的科学使命:俯视它的母星地球。ISS现有5台可用来观测地球的仪器,2019年还将增加2台,其中之一是美国宇航局(NASA)轨道碳天文台3号(OCO﹣3),该观测站于2019年4月30日从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射。它     

火星生命

<正>地球是宇宙中迄今为止已知存在生命的唯一天体。火星与地球在很多方面有相似性,但为什么我们没有发现火星生命？火星上是否存在或存在过生命？生命的演化需要什么条件？一项新的火星探索任务致力于寻找——红色星球——火星作为地球的邻居,一直在引发人类的遐想。探测器发回地球的图像表明,火星表面非常荒凉。但与地球一样,火星也有沙漠、峡谷和山脉,只是火星的沙漠中没有仙人掌,其他地方也不见生命迹象。那么,火星上难道从来没有生命存在？     

21世纪初的月球探测计划

月球是地球的天然卫星,是离地球最近的天体,是人类飞出地球、开展空间探测的首选目标。目前,月球探测已进展到人类重返月球、建立月球基地的新阶段。 月球探测的重要意义 人们进行月球探测和载人登月,目的在于研究和了解月球,利用月球上特有的环境,建立天文观测台和多学科实验室,进行天体观测、生物医学和有关月球物理、化学与     

月球诞生前地球的一天只有4h

研究人员认为，约45亿年前有一颗体积与火星相差无几的天体撞击地球，并导致地球轨道上出现无数的撞击碎片，当时这些碎片在地球周围形成了一个石质的空间环境，并最终形成了地球的天然卫星—月球。     

生命是否只存在于地球?

虽然长期的努力尚未发现地球之外存在生命,但越来越多的证据表明,地球不可能是宇宙中唯一孕育生命的星球.在太阳系中,火星仍是发现地外生命最有希望的天体.火星探测和火星陨石研究都证明,它在早期历史上有过一个湿润的环境,其表面曾经有过河流、湖泊、甚至海洋,完全可以孕育和支撑生命活动.直至现在,火星的次表层等局部区域仍有地下水的活动.木卫二和其他外行星的卫星很可能存在冰下海洋,也是未来探测地外生命的重要目标.开普勒太空望远镜发现了大量的系外行星,其中一部分落在宜居带,并具有岩石表面,验证了宜居行星在宇宙中存在的普遍性.原始的球粒陨石、碳质小行星、彗星、星际尘埃等存在有大量复杂的有机分子,为构建生命体提供了关键的物质基础,是联系无机-有机-生命演化链条的重要环节.生命起源与地外生命的存在与否,不仅是最基本的自然科学问题,也是深空探测的重大科学目标.     

“太空实验室”里的奇观

神舟二号飞船在太空飞行的几天中,将进行一系列的空间材料、空间天文和空间生物等实验。在这艘飞船上装有空间晶体生长炉、空间生物培养箱、宇宙天体高能辐射监测仪、大气密度探测器等实验设备,俨然一个太     

火星辐射远超登陆要求

<正>火星是太阳系八大行星之一,是地球的"近邻"。从20世纪开始,人类对火星的探索就从未停止。"火星人"一说曾风靡一时,它暗示着人类坚信地外生命的存在。火星是距离地球最近、与地球最相似、最容易探测和研究的行星,通过研究火星大气的演化过程,有助于正确认识和把握地球环境的变化趋势,对人类保护地球环境、从而在宇宙中永久生存具有现实而深远的意义。     

地磁场与动物感磁

地球上生物的起源和演化都在地球磁场的重要保护中进行.在长期的演化过程中,动物具有了感磁能力以适应地磁场环境,从而帮助动物能够更好地完成其生理活动.揭示地磁场变化与生物圈演化之间的联系,理解现在、过去和未来地磁场变化的生物学效应是生物地磁学研究的主要目标.已有研究发现,许多动物可利用地磁场信息进行定向和导航;地磁场是维持地球生物正常的生理活动和生长发育必不可少的环境因子.本文围绕地磁场与动物地磁导航以及地磁场减弱对动物的可能影响两个方面进行评述.主要阐述动物地磁导航研究在行为学、神经生理学、生物磁学等方面的进展和有关动物感磁机理的3种假说:电磁感应假说、基于磁铁矿感磁假说和基于自由基感磁假说.讨论地磁场变化(磁场强度降低)引起动物生理活动和生长发育异常等多方面的生物学效应,并提出磁场变化引起生物学效应的3种可能途径:磁性金属途径、自由基途径和骨架蛋白途径.细胞内的磁性物质、自由基产物或骨架蛋白可能是动物响应磁场的中介物,它们引起生物体不同水平上的效应.随着现代多学科交叉融合和新实验技术的应用,可以预见在不久的将来人们可以更加准确地在分子水平上解析出动物响应地磁场变化的作用机理.     

开垦外星的先驱生物

要在太阳系中改造一个没有任何生物的荒凉星球可不是一件容易的事。也许人类首先要让其他生物作为先驱者,建立起初级的生物圈,将行星改造成适合人类定居的环境后,再搬过去住。但即使像金星和火星这样最接近地球环境的星体,对地球生物也太不友好。因此,人类不可能把大型动物或者     

大气外巡天观测

利用航天器在宇宙空间进行天文观测,可克服地球大气对天体辐射的干扰和阻挡,对天体进行“全波”观测.通过卫星姿态控制,可使卫星上的探测仪器对准太阳作空间太阳观测,或使仪器按预定方式扫描天空作大气外巡天观测.早在本世纪四十年代,人们就已利用气球、火箭获得空间太阳观测的初步成果;人造卫星上天后,利用卫星、深空探测器和“天空实验室”     

从古生物学到地球生物学的跨越

以学科体系和科学问题为导向, 对当前国际上出现的地球生物学从学科分类体系、形成背景、主要研究方向、亟待突破的分支学科及其与之相关的研究领域进行了评述. 作为地球科学与生命科学相结合而形成的新兴交叉学科, 地球生物学在地球科学中应具有独立的一级学科地位, 类似于地球化学和地球物理学. 地球生物学主要研究地球系统的生命运动, 涉及地球环境与生命系统的相互作用. 它的形成与发展既是当今科学技术发展的结果, 也是当今世界对所面临重大人类-环境-资源问题的响应. 分子地球生物学、地球微生物学、地球生态学、地球生理学等地球生物学中的二级学科还有待尽快突破, 以形成地球生物学的成熟理论框架和方法体系.     

走出科幻

近年来一些天文学家或天文爱好者频繁使用"地球化"一词.什么是"地球化"呢?所谓"地球化",是指在未来把不适合生物生存的其他天体环境改造成类似地球这样的生命世界.显然,"地球化"实质上就是一项巨大的环境工程.     

优化科学基金资助布局,迎接海洋科学发展新机遇

1海洋科学在地球系统科学、社会发展和国家战略中的重要地位 1.1 海洋科学是地球系统科学的知识源泉 海洋是地球生命的摇篮,是人类赖以生存与发展的重要空间.海洋覆盖了地球表面的71％,与地球各圈层如大气圈、岩石圈和生物圈紧密关联,不仅调节着气候系统的变化,更是地球自然资源的重要储存场所,蕴藏着丰富的生物、矿产和能源资源,...     

重现生机的生物圈2号

天刚蒙蒙亮,一辆辆旅游大轿车就轰鸣而来,打破了美国亚利桑那沙漠腹地的宁静。来自世界各地的游人走出停车场后,一个巨大的玻璃建筑就映入众人眼帘,它熠熠发光耀人眼目,这就是举世闻名的“生物圈2号”。 生物圈是指星球上存在有机体生命的圈层,圈中生物间、生物与环境之间密切依存,息息相关。如果说地球是生物圈1号,生物圈2号则     

“祝融号”探测火星表面磁场

<正>火星全球性磁场的消失致使火星大气缺少了一道保护屏障,大气和水更容易被太阳风携带到行星际空间中,影响了火星早期生命的宜居环境.火星岩石剩磁记录着火星磁场的历史信息,是揭示早期火星液核发电机的状态、火星内部热历史和动力学过程等火星内部物理的窗口^[1].因此,火星磁场探测对理解火星宜居环境演化过程具有重要的科学意义.     

再造一个"太阳"

火星或金星的"地球化"改造说起来如此简单,缘于只需在其拥有的"先天"的天体环境中略加增减而已,对于火星而言是加温,对于金星而言是降温.但是,对于太阳系的其他行星来说,进行"地球化"改造就完全是另一回事了.