4月19日，美国国家科学院发布《起源、世界和生命：2023~2032年行星科学和天体生物学十年战略》报告（以下简称“十年调查报告”）^[1]，确定未来十年行星科学、天体生物学、行星防御领域的科学主题和优先科学问题，按照计划体系提出优先任务及资助建议。

一、科学主题和优先科学问题

十年调查报告提出未来十年行星科学、天体生物学、行星防御领域的三大科学主题及12个优先科学问题。

科学主题1：起源。包括3个优先科学问题。

问题1：原行星盘的演化。太阳系的初始条件是什么？什么过程导致了行星组成物质的产生？这些物质的性质和演化过程如何？

问题2：外太阳系的吸积。巨行星及其卫星系统是如何以及何时形成的？它们的轨道是否在早期历史阶段发生了迁移？在巨行星外运行的矮行星和彗星体是如何以及何时形成的？它们是如何受到太阳系早期演化影响的？

问题3：地球和内太阳系天体的起源。类地行星及其卫星和小行星是如何以及何时形成的？哪些过程决定了它们的初始属性？其中来自外太阳系的物质有多少？

科学主题2：世界和过程。包括5个优先科学问题。

问题4：撞击和动力学。太阳系天体的数量是如何随时间变化的？整个太阳系各处经历的撞击有何不同？碰撞如何影响行星体演化？

问题5：固态天体的内部和表面。固态天体的内部是如何演化的？天体的物理和化学性质如何“记录”这些演化？固态天体表面是如何被地下、表面和外部过程塑造的？

问题6：固态天体大气层、外大气层、磁层和气候演化。是什么决定了固态天体大气层和外大气层的性质和动力学？是什么决定了天体向空间的物质流失以及天体大气层与表面和内部之间的物质交换？为什么行星的气候会演化成当前的各种不同状态？

问题7：巨行星的结构和演化。哪些过程影响巨行星内部、大气层和磁层的结构、演化和动力学？

问题8：环行星系统。什么过程和相互作用决定了卫星和环系统的多样属性？这些系统如何与主行星和外部环境相互影响？

科学主题3：生命和宜居性。包括3个优先科学问题。

问题9：从地球生命获得启示。什么条件和过程导致了地球生命的诞生和演化？地表、地下和/或大气层中可能的新陈代谢过程包括什么？这些信息如何加深对地外生命可能性的理解？

问题10：动态的宜居性。在太阳系的什么地方可能存在宜居环境？是什么过程导致了它们的形成？行星环境和宜居条件如何随着时间的推移而共同演化？

问题11：寻找地外生命。是否有证据表明当前或过去在太阳系中除地球以外的地方存在生命？如何才能找到地外生命？

交叉主题。包括1个优先科学问题。

问题12：系外行星。太阳系行星系统及其由卫星和环组成的环行星系统对理解系外行星系统有何启示？星周盘和系外行星系统对理解太阳系有何启示？

二、优先任务及资助建议

1、火星探索。美国国家航空航天局（NASA）未来十年无人空间探索的最高优先级科学事项是尽快完成火星采样返回，且不扩大或压减其任务范畴。在火星采样返回任务的支出高峰期之后，“火星探索计划”（MEP）的下一个优先中级任务是“火星生命探测器”（MLE），旨在通过探测火星低纬度地区的冰，寻找火星现存的生命，评估当前火星的宜居性。

2、月球探索。“月球发现和探索计划”（LDEP）的最高优先级任务是“耐力-A”（Endurance-A）战略性中级任务。“耐力-A”月球漫游车任务将被运送至月球南极Aiken盆地，远距离行驶并采集约100千克各类样本，运送至特定地点，以待航天员后续将样本送返地球。

3、行星防御。NASA应充分支持专门的天基中红外巡天任务“近地天体勘测器”（NEO Surveyor）的开发、及时发射和后续运行。后继的最高优先级行星防御演示任务是一项快速反应的飞越侦察任务，目标是具有挑战性的近地天体群。

4、行星科学。对“发现”（Discovery）计划任务（小型）、“新前沿”（New Frontiers）计划任务（中型）和大型旗舰任务建议如下。建议“发现”计划任务的成本上限为8亿美元，“新前沿”计划任务的成本上限为16.5亿美元，并为安静巡航阶段额外配套3000万美元/年。第6项“新前沿”计划任务的8个优先待选主题包括：半人马型小行星轨道器和着陆器，谷神星采样返回，彗星表面采样返回，土卫二多次飞越，月球地球物理网络，土星探测器，土卫六轨道器，金星原位探测器。第7项“新前沿”计划任务的待选主题包括以上所有落选主题，以及海卫一海洋世界勘测器。在新的大型旗舰任务方面，2023~2032年间新启动的最高优先级大型旗舰任务是“天王星轨道器和探测器”（UOP）。天王星是太阳系中最令人好奇的天体之一，其难解之谜包括较低的内能、活跃的大气动力学和复杂的磁场等。该任务将开展原位大气探测以及为期数年的轨道观测，有望变革对冰质巨行星、特别是天王星系统的认识。任务的三大科学目标是：天王星的起源、内部结构和大气层，天王星磁层，天王星的卫星和环。优先级排名第二的大型旗舰任务是“土卫二轨道器和着陆器”。土卫二是一颗冰冷的岩质卫星，来自其地下海洋的气体和粒子形成喷发的活跃羽流。通过羽流物质可对海洋宜居性开展直接研究，解决“地外是否存在生命，如果没有，原因是什么”的基础性问题。该任务将对土卫二喷射的羽流开展轨道观测和为期两年的着陆探测，两大主要科学目标一是寻找生命存在的证据，二是为生命探测实验提供地球化学和地球物理背景。

下表列举了十年调查报告推荐的优先大型和中型任务与12个优先科学问题的对应关系。其中优先科学问题9关注地球生命，因此不是行星科学任务的重点。

表1  代表性任务与优先科学问题（*数量代表对解决科学问题的贡献程度）

（韩淋）