2020 年将迎来真正的火星入侵，包括三个着陆器在内的多艘航天器将前往这颗红色星球。NASA 将发射其“火星 2020”漫游车，该漫游车将储存岩石样本，这些样本将在未来的任务中返回地球，还将配备小型可拆卸直升机无人机。中国将向火星发送首个着陆器“火星一号”，该着陆器将部署一辆小型漫游车。如果着陆伞问题能够得到解决，俄罗斯航天器将把欧洲航天局 (ESA) 的漫游车送到这颗红色星球。而阿拉伯联合酋长国将发射一颗轨道飞行器，这是阿拉伯国家首次执行火星任务。
在离地球更近的地方，中国计划向月球发射嫦娥五号采样返回任务。在太阳系的其他地方，日本的“隼鸟2号”任务预计将把小行星“龙宫”的样本带回地球，而NASA 的 OSIRIS-REx 探测器将从小行星“贝努”上取下一块碎片。
广阔的天空，大数据
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继 2019 年银河系 Messier 87 中心超大质量黑洞图像引起媒体轰动之后，事件视界望远镜合作组织预计将发布新的成果，这次是关于银河系中心的黑洞。这可能包括多张图像，甚至可能是气体围绕这个名为人马座 A* 的庞然大物旋转的影片。
今年晚些时候，ESA 的盖亚任务将更新其银河系 3D 地图，该地图显著改变了科学家们对银河系结构和演化的理解。引力波天文学家将公布他们在 2019 年观测到的大量宇宙碰撞，这些碰撞在时空中产生了涟漪。其中包括许多黑洞合并，以及以前未见过的黑洞与恒星的碰撞。
巨型对撞机梦想
欧洲核子研究中心 (CERN) 希望在 2020 年为未来的巨型对撞机争取到资金。这家位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室将于 5 月在布达佩斯举行理事会特别会议，届时一个委员会将根据实验室的欧洲粒子物理战略更新计划，对相关计划做出决定。欧洲核子研究中心的提案包括未来对撞机的多种方案。该实验室希望建造一台100 公里的机器，其功率可能比大型强子对撞机高出六倍，成本高达 210 亿欧元（234 亿美元）。
在美国，伊利诺伊州芝加哥附近的费米国家加速器实验室应该会公布备受期待的 Muon g–2 的结果，这是一项对缪子（电子的质量更大的同胞）在磁场中的行为进行高精度测量的实验。物理学家们希望，细微的异常现象可能会揭示以前未知的基本粒子。
合成酵母
合成生物学家重建面包酵母 (Saccharomyces cerevisiae) 的一项雄心勃勃的计划预计将于 2020 年完成。研究人员以前曾完全替换过更简单生物体（例如，细菌Mycoplasma mycoides）的遗传密码，但在酵母细胞中这样做更具挑战性，因为酵母细胞的复杂性更高。这项名为“合成酵母 2.0”的计划是四大洲 15 个实验室之间的合作。各团队已将酿酒酵母 16 条染色体中的每一条染色体中的 DNA 逐步替换为合成版本。他们还尝试对基因组进行重组和编辑，或删除基因组的某些部分，以了解该生物体的进化方式以及如何应对突变。研究人员希望，经过工程改造的酵母细胞将释放出更高效、更灵活的方式来制造从生物燃料到药物等各种产品。
气候作业到期
今年 8 月，联合国环境规划署将发布一份关于地球工程科学和技术方面的主要报告，地球工程是指可用于应对气候变化的方法。这些方法包括从大气中吸收二氧化碳和阻挡阳光。同样在 2020 年，国际海底管理局预计将发布期待已久的规章，这些规章将允许海底采矿。科学家们担心，人们对这种做法可能如何破坏海洋生态系统知之甚少，这可能会对已经承受压力的环境产生灾难性影响。
但关于气候问题的大事件将发生在 11 月，届时 COP26 气候大会（《巴黎协定》的关键时刻）将在英国格拉斯哥拉开帷幕。根据 2015 年的协议，各国必须提出更新的温室气体减排目标，以帮助将全球变暖限制在不超过 2°C 的范围内。但大多数国家在兑现承诺方面行动迟缓。该条约本身的未来也悬而未决：美国预计将在当月正式退出。
美国大选高潮
白宫和美国国会将在 11 月进行改选，结果可能会对科学，特别是气候产生重大影响。如果唐纳德·特朗普总统连任，他将可以继续推翻其前任的气候政策，并几乎可以确保美国在大选后一天正式退出《巴黎协定》。民主党人可以通过赢得白宫或在参众两院都获得多数席位来阻止这些努力。众议院全部 435 个席位和参议院 100 个席位中的 35 个席位将进行竞选。
“人鼠嵌合体”即将到来
随着研究人员在伦理上备受争议的技术上取得进展，在其他动物体内培育人类移植器官的梦想可能会更接近现实。东京大学的干细胞科学家中内启光计划在小鼠和大鼠胚胎中培育由人类细胞组成的组织。然后，他会将这些杂交胚胎移植到代孕动物体内，这一步骤在日本去年 3 月生效的新法律之前是不允许的。中内启光及其合作者还申请进行类似的实验，使用猪胚胎。此类研究的最终目标是生产出能够最终移植到人体内的器官的动物。但一些研究人员认为，在实验室中培育“类器官”会更安全、更有效。
蚊子反击战
在印度尼西亚城市日惹，一项可能阻止登革热蔓延的技术的主要测试将得出结论。研究人员释放了携带沃尔巴克氏体细菌的蚊子，这种细菌会抑制蚊媒病毒的复制，而这些病毒会引起登革热、基孔肯雅热和寨卡病毒病，并让感染在野生种群中传播。在印度尼西亚、越南和巴西进行的小规模测试已显示出诱人的前景。
同样有前景的是一种疟疾疫苗，该疫苗将在赤道几内亚的比奥科岛上进行试验。世界卫生组织希望在 2020 年消除睡眠病或非洲锥虫病，使其不再成为公共卫生问题。这种臭名昭著的疾病是由采采蝇 (Glossina spp.) 传播的。
性能压力
物理学家们希望实现他们创造一种在室温下无电阻导电的材料的梦想，尽管目前这种超导材料只能在数百万千帕的压力下工作。继被称为镧“超氢化物”的化合物取得成功之后，该化合物在 2018 年打破了超导的所有温度记录，研究人员希望合成钇超氢化物，这种物质可能在高达 53°C 的温度下具有超导性。
固态能源
大大小小的公司都计划开始销售使用钙钛矿的太阳能电池，钙钛矿是一种很有前景的材料，可能比传统太阳能电池板中使用的硅晶体更便宜、更容易生产。当与硅结合在“叠层”电池中时，钙钛矿可以产生市场上效率最高的太阳能电池板。
能源部门可能会在 7 月的东京奥运会期间实现另一个里程碑，届时丰田预计将推出首款由“固态”锂离子电池驱动的汽车原型。这些电池用固体材料取代了电池内部电极之间的液体，从而增加了可以存储的能量。固态电解质电池的使用寿命更长，但充电速度往往更慢。