2020 年將迎來真正的火星入侵，包括三個著陸器在內的多艘航天器將前往這顆紅色星球。NASA 將發射其“火星 2020”漫遊車，該漫遊車將儲存岩石樣本，這些樣本將在未來的任務中返回地球，還將配備小型可拆卸直升機無人機。中國將向火星傳送首個著陸器“火星一號”，該著陸器將部署一輛小型漫遊車。如果著陸傘問題能夠得到解決，俄羅斯航天器將把歐洲航天局 (ESA) 的漫遊車送到這顆紅色星球。而阿拉伯聯合大公國將發射一顆軌道飛行器，這是阿拉伯國家首次執行火星任務。
在離地球更近的地方，中國計劃向月球發射嫦娥五號取樣返回任務。在太陽系的其他地方，日本的“隼鳥2號”任務預計將把小行星“龍宮”的樣本帶回地球，而NASA 的 OSIRIS-REx 探測器將從小行星“貝努”上取下一塊碎片。
廣闊的天空，大資料
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繼 2019 年銀河系 Messier 87 中心超大質量黑洞影像引起媒體轟動之後，事件視界望遠鏡合作組織預計將釋出新的成果，這次是關於銀河系中心的黑洞。這可能包括多張影像，甚至可能是氣體圍繞這個名為人馬座 A* 的龐然大物旋轉的影片。
今年晚些時候，ESA 的蓋亞任務將更新其銀河系 3D 地圖，該地圖顯著改變了科學家們對銀河系結構和演化的理解。引力波天文學家將公佈他們在 2019 年觀測到的大量宇宙碰撞，這些碰撞在時空中產生了漣漪。其中包括許多黑洞合併，以及以前未見過的黑洞與恆星的碰撞。
巨型對撞機夢想
歐洲核子研究中心 (CERN) 希望在 2020 年為未來的巨型對撞機爭取到資金。這家位於瑞士日內瓦附近的歐洲粒子物理實驗室將於 5 月在布達佩斯舉行理事會特別會議，屆時一個委員會將根據實驗室的歐洲粒子物理戰略更新計劃，對相關計劃做出決定。歐洲核子研究中心的提案包括未來對撞機的多種方案。該實驗室希望建造一臺100 公里的機器，其功率可能比大型強子對撞機高出六倍，成本高達 210 億歐元（234 億美元）。
在美國，伊利諾伊州芝加哥附近的費米國家加速器實驗室應該會公佈備受期待的 Muon g–2 的結果，這是一項對繆子（電子的質量更大的同胞）在磁場中的行為進行高精度測量的實驗。物理學家們希望，細微的異常現象可能會揭示以前未知的基本粒子。
合成酵母
合成生物學家重建麵包酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 的一項雄心勃勃的計劃預計將於 2020 年完成。研究人員以前曾完全替換過更簡單生物體（例如，細菌Mycoplasma mycoides）的遺傳密碼，但在酵母細胞中這樣做更具挑戰性，因為酵母細胞的複雜性更高。這項名為“合成酵母 2.0”的計劃是四大洲 15 個實驗室之間的合作。各團隊已將釀酒酵母 16 條染色體中的每一條染色體中的 DNA 逐步替換為合成版本。他們還嘗試對基因組進行重組和編輯，或刪除基因組的某些部分，以瞭解該生物體的進化方式以及如何應對突變。研究人員希望，經過工程改造的酵母細胞將釋放出更高效、更靈活的方式來製造從生物燃料到藥物等各種產品。
氣候作業到期
今年 8 月，聯合國環境規劃署將釋出一份關於地球工程科學和技術方面的主要報告，地球工程是指可用於應對氣候變化的方法。這些方法包括從大氣中吸收二氧化碳和阻擋陽光。同樣在 2020 年，國際海底管理局預計將釋出期待已久的規章，這些規章將允許海底採礦。科學家們擔心，人們對這種做法可能如何破壞海洋生態系統知之甚少，這可能會對已經承受壓力的環境產生災難性影響。
但關於氣候問題的大事件將發生在 11 月，屆時 COP26 氣候大會（《巴黎協定》的關鍵時刻）將在英國格拉斯哥拉開帷幕。根據 2015 年的協議，各國必須提出更新的溫室氣體減排目標，以幫助將全球變暖限制在不超過 2°C 的範圍內。但大多數國家在兌現承諾方面行動遲緩。該條約本身的未來也懸而未決：美國預計將在當月正式退出。
美國大選高潮
白宮和美國國會將在 11 月進行改選，結果可能會對科學，特別是氣候產生重大影響。如果唐納德·特朗普總統連任，他將可以繼續推翻其前任的氣候政策，並幾乎可以確保美國在大選後一天正式退出《巴黎協定》。民主黨人可以透過贏得白宮或在參眾兩院都獲得多數席位來阻止這些努力。眾議院全部 435 個席位和參議院 100 個席位中的 35 個席位將進行競選。
“人鼠嵌合體”即將到來
隨著研究人員在倫理上備受爭議的技術上取得進展，在其他動物體內培育人類移植器官的夢想可能會更接近現實。東京大學的幹細胞科學家中內啟光計劃在小鼠和大鼠胚胎中培育由人類細胞組成的組織。然後，他會將這些雜交胚胎移植到代孕動物體內，這一步驟在日本去年 3 月生效的新法律之前是不允許的。中內啟光及其合作者還申請進行類似的實驗，使用豬胚胎。此類研究的最終目標是生產出能夠最終移植到人體內的器官的動物。但一些研究人員認為，在實驗室中培育“類器官”會更安全、更有效。
蚊子反擊戰
在印度尼西亞城市日惹，一項可能阻止登革熱蔓延的技術的主要測試將得出結論。研究人員釋放了攜帶沃爾巴克氏體細菌的蚊子，這種細菌會抑制蚊媒病毒的複製，而這些病毒會引起登革熱、基孔肯雅熱和寨卡病毒病，並讓感染在野生種群中傳播。在印度尼西亞、越南和巴西進行的小規模測試已顯示出誘人的前景。
同樣有前景的是一種瘧疾疫苗，該疫苗將在赤道幾內亞的比奧科島上進行試驗。世界衛生組織希望在 2020 年消除睡眠病或非洲錐蟲病，使其不再成為公共衛生問題。這種臭名昭著的疾病是由采采蠅 (Glossina spp.) 傳播的。
效能壓力
物理學家們希望實現他們創造一種在室溫下無電阻導電的材料的夢想，儘管目前這種超導材料只能在數百萬千帕的壓力下工作。繼被稱為鑭“超氫化物”的化合物取得成功之後，該化合物在 2018 年打破了超導的所有溫度記錄，研究人員希望合成釔超氫化物，這種物質可能在高達 53°C 的溫度下具有超導性。
固態能源
大大小小的公司都計劃開始銷售使用鈣鈦礦的太陽能電池，鈣鈦礦是一種很有前景的材料，可能比傳統太陽能電池板中使用的矽晶體更便宜、更容易生產。當與矽結合在“疊層”電池中時，鈣鈦礦可以產生市場上效率最高的太陽能電池板。
能源部門可能會在 7 月的東京奧運會期間實現另一個里程碑，屆時豐田預計將推出首款由“固態”鋰離子電池驅動的汽車原型。這些電池用固體材料取代了電池內部電極之間的液體，從而增加了可以儲存的能量。固態電解質電池的使用壽命更長，但充電速度往往更慢。