在NASA喷气推进实验室，工程师和技术员们把探测车发动机控制总成装备到火星2020号探测车上，2019年4月29日。（图片来源：NASA和加州理工学院喷气推进实验室）

　　2020年将见证人类真正意义上对火星的入侵，包括三个着陆器在内的多个航天器将朝着这颗红色行星驶去。NASA（美国国家航空航天局）将发射火星2020号探测车（Mars 2020 rover），这个探测车将保存在火星上提取的岩石样本，这些样本将在未来的任务中被带回地球。此外，这个探测车还会搭载一个小型可单独活动的无人直升机。中国将向火星发射第一个着陆器“火星一号”，并由该着陆器在火星上部署一个小型探测车。如果降落伞的问题能被解决，一俄罗斯航天器将运送欧洲航天局（European Space Agency）的探测车至这颗红色行星。并且，阿联酋将发射一枚轨道飞行器，这将是阿拉伯国家的首次火星任务器。

　　在距离地球更近一些的地方，中国正计划向月球发射嫦娥五号进行样本回收任务。在太阳系的其它地方，日本的隼鸟二号预定将把“龙宫”（Ryugu）小行星上的样本送回地球，NASA的“奥西里斯-雷克斯”（OSIRIS-REx）航天器将从“贝努”（Bennu）小行星上取下一大块样本。

　　2019年，星系Messier 87中心的巨型黑洞图像让事件视界望远镜（Event Horizon Telescope）登上了媒体头条。这次，事件视界望远镜的合作有望发布关于银河系中心黑洞的新成果，可能包括多张图片，甚至一段展示气体围绕这一庞然大物旋转的影像，而这一旋转的气体被称为人马座A*。

　　今年晚些时候，欧洲航天局（ESA）的“盖亚计划”（Gaia mission）将更新银河系的3D地图，这一地图在很大程度上改变了科学家们对银河系的结构和演变的认识。并且，针对于2019年观测到的在时空中掀起涟漪的宇宙天体碰撞事件，研究引力波的天文学家们将公布该事件的信息宝库，不仅包括黑洞间的许多融合，还有之前没观测到的一个黑洞与一颗恒星之间的碰撞。

　　2020年，欧洲核子研究组织（CERN）希望获得资金以便在未来建立巨型粒子加速对撞机。坐落于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理研究室，将在五月于布达佩斯举行一次理事会特别会议，由一个委员会来决定一批计划，以此作为该实验室欧洲粒子物理战略更新的一部分。CERN的提议包括一系列建立未来对撞机的方案。该实验室希望建造一个全长100公里的机器，其能量可以高达现有大型强子对撞机（Large Hadron Collider）的六倍，花费210亿欧元（约合234亿美元）。

　　在美国，位于伊利诺伊斯州芝加哥附近的费米国家加速器实验室应该要公布一系列长期未揭晓的Muon g–2实验结果。Muon g–2实验是对μ介子在磁场中活动的高精度测量，而μ介子是电子的超重兄弟。物理学家们希望该实验中的微小反常能揭露之前不知道的基本粒子。

　　合成生物学家付出大量努力重建面包酵母（酿酒酵母，Saccharomyces cerevisiae），该工作预计在2020年收尾。在此之前，研究者们已经完全更换了简单得多的有机体的遗传密码，例如丝状支原体（Mycoplasma mycoides）的遗传密码。但是，由于酵母细胞的复杂性，在酵母菌细胞中完成这项工作是一份困难得多的挑战。这项工作以合成酵母2.0（Synthetic Yeast 2.0）命名，汇集了横跨四大洲的十五个实验室的合作。团队们已经用合成版本逐个地更换了酿酒酵母16条染色体每一条中的DNA。他们也已经尝试通过重新组织和编辑基因组，或者删除基因组的一些部分，来理解有机体进化和应对突变的方式方法。研究者们希望这些基因工程酵母细胞能够开发更有效和更灵活的途径，来大量生产从生物燃料到药品的一系列产品。

　　八月，联合国环境规划署（United Nations Environment Programme）将就地球工程（ geoengineering）的科学技术领域发布一项重要报告，提出能被用于解决气候变化的方法。这些方法包括从大气层中抽出二氧化碳和遮挡阳光。同时，在2020年，国际海底管理局（International Seabed Authority）预计将发布一批期待已久的法规，使海底采矿成为可能。科学家们担心，这项举措可能对已经超负荷的环境产生灾难性影响，而至于这项举措将会如何损害海洋生态系统，我们还知之甚少。

　　然而，一项重大事件将在十一月来临，届时，第二十六届联合国气候大会（COP26），作为见证巴黎协定实际效用的关键时刻，将在英国格拉斯哥召开。根据2015年协议，参与国们必须提出更新过的目标，来减少温室气体排放量，把全球变暖幅度控制在2摄氏度范围内。但是，大多数国家在履行承诺方面进展缓慢。并且，该条例本身的未来悬而未决：美国预计在当月正式退出。

　　白宫和美国国会将在十一月开放角逐，其结果可能将对科学界，尤其在气候方面，产生极大的影响。特朗普总统的第二轮任期将继续瓦解其前任总统留下的气候政策，并确保美国在大选后一天正式退出巴黎协定。可以通过赢得白宫，或在国会两院获得多数票的方式来阻止这些行为。众议院全部435个席位和参议院100个席位中的35个都在竞争当中。

　　随着研究人员在这项充满伦理疑虑的技术上取得大步进展，在其它动物身上为人类培育替代器官的梦想可能会离现实越来越近。东京大学干细胞科学家Hiromitsu Nakauchi计划在小鼠和大鼠胚胎中培育由人类细胞组成的组织。之后，他将把这些杂交胚胎移植到代孕动物身上，这一步骤直到去年3月日本的一项新法律生效才被允许进行。Nakauchi和他的合作者们还申请了用猪胚胎做一个类似的实验。这类研究的终极目标是培育出一类动物，它们具有最终可以移植到人体体内的器官。但一些研究人员认为，在实验室培育“类器官”（organoids）会更安全、更有效。

　　在印度尼西亚的日惹市，一项重大试验将得出结论，该试验测试了一种可以阻止登革热蔓延的技术。研究人员们已经释放出携带沃尔巴克氏菌（Wolbachia）的蚊子，这种细菌能抑制导致登革热、基孔肯雅热（chikungunya）和寨卡（Zika）的蚊媒病毒的复制，并让这种细菌在野生蚊子种群中感染并传播。在印尼、越南和巴西进行的小型试验，显示出这项技术的诱人前景。

　　同样有希望的还有一种疟疾疫苗，该疫苗将在赤道几内亚的比奥科岛进行试验。并且，在2020年，针对公共卫生健康问题，世界卫生组织（World Health Organization）希望消除昏睡病（sleeping sickness），又称非洲锥虫病（trypanosomiasis）。这种臭名昭著的疾病是由采采蝇（tsetse flies）（东非舌蝇，Glossina spp.）携带的。

　　物理学家们希望能够实现他们的梦想，创造出一种在室温下无电阻的导电材料——尽管目前，这种超导材料只有在数百万千帕的压强下才能工作。继2018年被称为镧“超水化物”（ lanthanum ‘superhydrides’）的化合物成功打破了超导性的所有温度记录之后，研究人员希望合成钇超水化物，该超水化物可以在高达53摄氏度的温度下超导。

　　大大小小的公司都计划开始销售钙钛矿（perovskites）太阳能电池，这种材料有望比传统太阳能电池板中使用的硅晶体更便宜、更容易生产。当与硅在串叠型电池（’tandem’ cells）中搭配时，钙钛矿可以生产出市场上最高效的太阳能电池板。

　　今年7月东京奥运会期间，能源行业可能会实现另一个里程碑。届时，丰田有望推出首款由“固态”锂离子电池驱动的汽车原型。它们用一种固体材料代替分离电池内电极的液体，增加了可储存的电量。固体电解质电池寿命更长，但充电速度更慢。

　　作者：Davide Castelvecchi，《自然》伦敦资深记者，负责报道物理、天文、数学和计算机科学等领域。