火星全球性磁场的消失致使火星大气短少了一道维护屏障，大气和水更简单被太阳风带着到行星际空间中，影响了火星前期生命的宜居环境。火星岩石剩磁记载着火星磁场的前史信息，是提醒前期火星液核发电机的状况、火星内部热前史和动力学进程等火星内部物理的窗口[1]。因而，火星磁场勘探对了解火星宜居环境演化进程具有极端严重的科学含义。

  前期对火星岩石剩磁的勘探主要有两种手法: 第一种手法是经过卫星搭载的磁强计进行较大标准磁场结构的丈量。美国航空航天局(NASA)的火星全球探勘者号(Mars Global Survey, MGS)卫星在其大气减速阶段的近火点高度90公里处发现火星南部高地磁场的强度可达1500 nT，而在几个大的碰击坑(Hellas, Argyre, Utopia, Isidis)上空没有观测到磁反常信号，剖析依据成果得出火星从前具有很强的火核发电机发生的全球性磁场，但是在几大碰击坑构成时期(大约39~41亿年前)消失了[2]；美国NASA的MAVEN(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, 火星大气与挥发物演化使命)卫星则对150公里高度处的火星全球矢量磁场进行了丈量[3]，发现在早西方纪火星有几率存在后期磁场发电机[4]。但是，因为火星岩石剩磁跟着高度添加快速衰减，在卫星高度难以观测到火星外表的小标准磁反常结构，这阻止了对火星磁场演化进程的深入细致了解。第二种手法是对火星陨石样品进行古磁学剖析，能够在小到毫米量级的标准上提醒火星前史磁场的信息。ALH84001火星陨石的古磁学剖析发现, 火星在41或许39亿年前具有跟当今地球磁场强度适当的全球性磁场[5]。因为短少大时刻跨度的保存无缺的火星陨石样品，所以经过火星陨石样品研讨火星磁场演化进程也受到了很大的束缚。

  NASA发射的火星着陆器“洞悉号”(InSight)初次对火星外表的磁场进行了单点观测，发现其着陆点处的岩石剩磁比卫星观测的磁场强10倍，标明外表磁场勘探至关重要[6]。

  我国初次火星勘探使命“天问一号”在“回禄号”火星车上搭载了中国科学院地质与地球物理研讨所研发的火星外表磁场勘探仪，完成了对火星外表岩石剩磁的小标准结构的勘探，弥补了以往卫星磁场勘探的缺乏[7,8]。

  “回禄号”火星车于2021年5月15日成功着陆于乌托邦盆地南部边际，火星车搭载了两个磁通门磁强计[7]，敞开了人类在火星外表的初次磁场巡视丈量。如安在工程可完成的条件下获取高精度外表磁测数据是工程和科学等方面的巨大应战，该团队立异性地使用火星车及桅杆一起旋转的标定办法，在“天问一号”工程大整体的安排施行下，对磁强计进行了在轨标定(图1)，完成了火星磁场和火星车搅扰场的别离，“回禄号”火星外表多点原位磁场丈量的精度达到了~1 nT[8]。

  图1 “回禄号”火星车及相关的火星地势[8]. (a) “回禄号”火星车及磁强计的装置的当地图; (b) 火星车着陆区乌托邦盆地地势图

  “回禄号”带着的磁强计在前1089 m的行进途径中的观测成果为，在火星乌托邦南部地区的“回禄号”巡视区内的均匀磁场强度约为10 nT，并呈现出百米量级的空间改变标准(图2)。与90~6000公里卫星观测数据树立的火星内部磁场模型(L19模型)比较[9]，该磁场强度约为模型猜测值的1/10，这标明火星乌托邦盆地南部地区的磁场极弱。

  图2 “回禄号”带着的磁强计在行进途径上丈量到的磁场[8]. (a) “回禄号”行进途径上的磁场水平重量散布, 布景图为“天问一号”高分辨率相机所拍照. 图中五颜六色点和数字别离代表进行磁场丈量的地址和日期, 黑线是丈量到的磁场水平重量. “回禄号”磁强计勘探到的(b)磁场南北重量BN和(c)东西重量BE跟着陆点间隔的改变. (d) 火星地舆坐标系下磁场水平重量的散布, 五角星代表了16次丈量值的矢量均匀值

  火星磁场发电机的精确中止时刻是现在火星研讨焦点问题之一。“回禄号”在乌托邦盆地南侧观测到火星外表极弱磁场标明: (1) 在乌托邦盆地构成进程中，小天体碰击导致该盆地火壳简直被彻底退磁，且在冷却进程中，因为火星没有了全球性磁场，碰击发生的熔岩未被从头磁化。这标明火星磁场发电机在乌托邦盆地构成前(约39~41亿年前)发电机的确现已中止了作业；(2) 根据对巡视途径中的隐伏碰击坑的磁场模仿研讨，早西方纪熔岩流也未被从头磁化，估测火星后期发电机可能在36~37亿年前中止作业。这项研讨成果为研讨火星发电机进程和宜居环境演化供给了重要磁场条件束缚。