2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星科學(xué)專業(yè)學(xué)術(shù)講座活動考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、行星科學(xué)專業(yè)學(xué)術(shù)講座活動考察題1.根據(jù)近期某次關(guān)于火星古河道研究的學(xué)術(shù)講座內(nèi)容，簡述科學(xué)家們主要通過哪些地質(zhì)證據(jù)推斷出火星表面曾經(jīng)存在大規(guī)模液態(tài)水流，并分析這些證據(jù)對理解火星古氣候和宜居性評估的意義。2.講座中提及了多種探測系外行星的方法，如凌日法、徑向速度法、微引力透鏡法等。請選擇其中兩種方法，比較它們在探測目標(biāo)類型（如恒星質(zhì)量、行星質(zhì)量）、探測距離、對行星大氣成分分析能力以及目前面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)方面的異同。3.某次學(xué)術(shù)講座重點討論了土衛(wèi)二（Enceladus）冰殼下海洋的存在及其潛在宜居性。請結(jié)合講座信息，闡述支持土衛(wèi)二擁有活躍海洋的主要科學(xué)依據(jù)，并說明為何該海洋被認(rèn)為是太陽系內(nèi)探索地外生命的重要潛在目標(biāo)。4.講座中介紹了一種用于分析行星遙感數(shù)據(jù)的特定算法或模型（例如，熱紅外成像數(shù)據(jù)分析、雷達(dá)回波信號處理等）。請簡述該算法/模型的基本原理，并舉例說明其在解決行星科學(xué)領(lǐng)域的某個具體問題（如行星表面溫度反演、成分探測、結(jié)構(gòu)分析等）中的應(yīng)用。5.基于某次關(guān)于“火星生命探測任務(wù)策略”的學(xué)術(shù)講座內(nèi)容，論述當(dāng)前科學(xué)界在尋找火星生命跡象時面臨的主要挑戰(zhàn)，并分析在未來的火星探測任務(wù)中，哪些探測手段或?qū)嶒炘O(shè)計被認(rèn)為是突破當(dāng)前瓶頸的關(guān)鍵。6.比較并分析學(xué)術(shù)講座中可能涉及的兩顆具有代表性的系外行星（例如，一顆位于其恒星的宜居帶內(nèi)的大型氣態(tài)行星，一顆位于宜居帶外的小型巖石行星），討論它們各自在行星形成、演化和潛在宜居性方面可能存在的顯著差異及其原因。7.結(jié)合某次關(guān)于月球科學(xué)研究進(jìn)展的講座，探討月球南極地區(qū)（如永久陰影撞擊坑）為何被認(rèn)為是尋找早期太陽系物質(zhì)（如水冰）的關(guān)鍵區(qū)域，并分析獲取這些樣本對于深化月球科學(xué)認(rèn)知和未來月球基地建設(shè)可能具有的價值。8.概述學(xué)術(shù)講座中討論的“宜居帶”概念及其定義依據(jù)，并分析影響一個行星是否位于其母恒星宜居帶內(nèi)的關(guān)鍵因素有哪些。此外，簡要評價當(dāng)前基于宜居帶理論尋找地外生命存在的假設(shè)及其局限性。試卷答案一、行星科學(xué)專業(yè)學(xué)術(shù)講座活動考察題1.答案：科學(xué)家主要通過分析火星表面的古河道、沉積巖層、三角洲沉積物以及水蝕特征（如洼地、坡積物）等地質(zhì)證據(jù)推斷火星曾存在液態(tài)水流。這些證據(jù)表明火星過去擁有更高的大氣壓力和更溫暖濕潤的氣候，為液態(tài)水的存在和流動提供了條件。這對于評估火星的宜居性至關(guān)重要，因為這些環(huán)境特征是生命可能存在的必要條件之一。解析思路：考察對火星水活動地質(zhì)記錄的理解。要求學(xué)生能識別與水相關(guān)的地貌特征，并理解這些特征形成的地質(zhì)背景及其與火星古氣候、宜居性的關(guān)聯(lián)。解析需包含證據(jù)類型（地貌、沉積學(xué)）、證據(jù)指向（水活動存在）、以及證據(jù)意義（氣候推斷、宜居性評估）。2.答案：例如，凌日法通過觀測行星transiting（穿過）恒星導(dǎo)致的光度下降來探測行星，主要適用于近恒星行星，能提供行星半徑、公轉(zhuǎn)周期等信息，但對行星質(zhì)量、大氣成分分析能力有限，主要挑戰(zhàn)在于區(qū)分行星信號與儀器噪聲/恒星活動。徑向速度法通過測量恒星因行星引力擾動而產(chǎn)生的“紅移”和“藍(lán)移”來探測行星，適用于較遠(yuǎn)距離的行星，能提供行星質(zhì)量、軌道半長軸等信息，對行星大氣成分有一定探測潛力（如通過大氣對恒星光譜的吸收線），主要挑戰(zhàn)在于探測精度受恒星活動干擾。（選擇其他兩種方法進(jìn)行比較，核心思路類似）解析思路：考察對不同系外行星探測方法原理、優(yōu)缺點和挑戰(zhàn)的了解。要求學(xué)生能清晰描述兩種方法的原理，準(zhǔn)確比較它們在探測目標(biāo)參數(shù)（質(zhì)量、半徑、距離）、大氣分析能力上的差異，并指出各自面臨的主要技術(shù)難點。解析需體現(xiàn)對方法核心機制的理解和橫向比較能力。3.答案：支持土衛(wèi)二擁有活躍海洋的主要依據(jù)包括：其一，探測器（如“卡西尼”號）觀測到土衛(wèi)二南極地區(qū)劇烈的冰火山活動，噴發(fā)出的羽流中含有水冰、二氧化碳、鹽分和有機分子等多種物質(zhì)，且羽流高度和成分變化迅速，暗示下方存在動態(tài)的海洋；其二，土衛(wèi)二的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型顯示其地核發(fā)熱（放射性元素衰變和潮汐加熱）足以維持海洋液態(tài)；其三，冰殼厚度相對較薄，且存在裂縫，為海洋與外部空間的物質(zhì)交換提供了通道。該海洋被認(rèn)為是潛在目標(biāo)，因為它可能存在液態(tài)水這一生命基礎(chǔ)物質(zhì)，且其化學(xué)成分和能量來源可能復(fù)雜多樣。解析思路：考察對土衛(wèi)二海洋宜居性證據(jù)鏈的理解。要求學(xué)生能整合多方面觀測證據(jù)（冰火山活動、內(nèi)部熱源、冰殼結(jié)構(gòu)），解釋這些證據(jù)如何共同支持海洋的存在和活躍狀態(tài)，并闡述為何該海洋具有探索地外生命的潛力（基于液態(tài)水、化學(xué)復(fù)雜性、能量來源）。4.答案：（假設(shè)講座介紹的是熱紅外成像數(shù)據(jù)分析）該算法/模型的基本原理是利用熱紅外遙感器接收目標(biāo)物體自身發(fā)射或反射的紅外輻射能量，根據(jù)接收到的能量強度推算目標(biāo)表面的溫度。通過分析不同地物的溫度分布和輻射特征差異，可以反演地物的溫度場、識別不同材質(zhì)（如巖石、水、冰）、探測隱埋結(jié)構(gòu)或熱源等。例如，在火星探測中，該技術(shù)可用于繪制全球地表溫度圖，識別季節(jié)性凍土融化區(qū)域，評估極地冰蓋變化，或探測火山活動熱點等。解析思路：考察對特定行星遙感技術(shù)原理及其應(yīng)用的理解。要求學(xué)生能根據(jù)講座內(nèi)容（即使是假設(shè)的），復(fù)述算法/模型的基本工作原理，并舉例說明該技術(shù)在行星科學(xué)具體研究問題中的應(yīng)用。解析需包含原理闡述（能量-溫度關(guān)系、傳感器作用）、技術(shù)特點（反演能力）和應(yīng)用實例。5.答案：尋找火星生命跡象的主要挑戰(zhàn)包括：其一，火星當(dāng)前環(huán)境極其惡劣（高輻射、低氣壓、低溫、缺乏全球性磁場），難以直接證明現(xiàn)在存在生命；其二，過去的生命遺跡（如生物標(biāo)記物）可能已被后期地質(zhì)作用（如風(fēng)化、火山活動、水流沖刷）嚴(yán)重破壞或掩埋；其三，如何區(qū)分生物成因和非生物成因的痕跡（生物標(biāo)志物vs.腐殖質(zhì)）具有巨大挑戰(zhàn)性，需要極高靈敏度和特異性的探測手段；其四，缺乏對火星過去生命形態(tài)和生存環(huán)境的詳細(xì)了解，增加了尋找目標(biāo)的難度。未來任務(wù)的關(guān)鍵可能在于：開發(fā)更先進(jìn)的原位探測儀器（如能進(jìn)行現(xiàn)場化學(xué)、礦物學(xué)聯(lián)用分析的高靈敏度設(shè)備），選擇更具潛在生命記錄的地點（如古湖泊沉積物、地下熱液系統(tǒng)附近），并采用更智能的數(shù)據(jù)分析和生命探測算法。解析思路：考察對火星生命探測現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和未來策略的理解。要求學(xué)生能系統(tǒng)梳理當(dāng)前面臨的主要困難（環(huán)境、遺跡保護、區(qū)分生物與非生物、認(rèn)知局限），并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合科學(xué)前沿，提出未來探測的關(guān)鍵方向或技術(shù)需求。解析體現(xiàn)對問題的全面認(rèn)識和對未來發(fā)展的思考。6.答案：假設(shè)比較一顆宜居帶內(nèi)的巨型氣態(tài)行星（如類似海王星的行星）和一顆宜居帶外的小型巖石行星。它們的顯著差異可能體現(xiàn)在：巨型氣態(tài)行星缺乏固態(tài)表面，大氣層深厚復(fù)雜，可能存在強大的風(fēng)暴系統(tǒng)、多樣的云層（由氨、甲烷等組成），其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分（如核心、巖幔、外層大氣）與巖石行星截然不同。小型巖石行星（如果存在大氣）表面形態(tài)多樣，可能保留有撞擊坑、火山、地殼構(gòu)造等，其宜居性不僅取決于軌道位置，還與表面溫度、大氣厚度和成分、板塊活動等密切相關(guān)。兩者形成機制也可能不同，前者通常形成于離母星較遠(yuǎn)、物質(zhì)豐富的區(qū)域。這些差異源于它們不同的物理性質(zhì)、化學(xué)組成和形成的太陽系環(huán)境。解析思路：考察對不同類型行星（氣態(tài)vs.巖石，不同軌道位置）特征差異的比較分析能力。要求學(xué)生能基于行星科學(xué)知識，設(shè)想并闡述兩種代表性行星在物理特征、化學(xué)組成、表面環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形成演化等方面的主要區(qū)別，并指出造成這些差異的基本原因（如質(zhì)量、成分、軌道位置、形成環(huán)境）。7.答案：月球南極永久陰影撞擊坑被認(rèn)為是尋找早期太陽系物質(zhì)（水冰）的關(guān)鍵區(qū)域，原因在于：其一，這些撞擊坑位于月球南極的“黎明線”附近，長期處于地球陽光照射不到的永久陰影區(qū)，溫度極低且穩(wěn)定，使得坑內(nèi)沉積物（包括可能存在的水冰）能夠被凍結(jié)并長期保存，不易因溫度波動而升華；其二，撞擊坑通常形成于早期月球形成和演化時期，其沉積物記錄了太陽系形成初期的物質(zhì)信息。獲取這些樣本對于深化月球科學(xué)認(rèn)知具有極高價值，可以提供關(guān)于月球形成、早期火山活動、水在月球歷史上的分布與演化以及太陽風(fēng)粒子與早期小行星/彗星成分的直接證據(jù)。對于未來月球基地建設(shè)，穩(wěn)定的水冰資源可作為寶貴的資源（飲用水、呼吸用氧氣、火箭燃料）。解析思路：考察對月球南極水冰存在條件、科學(xué)價值和工程意義理解。要求學(xué)生能解釋永久陰影區(qū)的形成機制及其對冰保存的效應(yīng)，闡述為何該區(qū)域是研究早期太陽系物質(zhì)的重要窗口，并說明這些樣本對月球科學(xué)和未來太空探索的實際意義。8.答案：“宜居帶”（HabitableZone,HZ）是指圍繞恒星運行、理論上允許行星表面存在穩(wěn)定液態(tài)水的軌道范圍。其定義主要依據(jù)是水在三相點附近能以液態(tài)存在的溫度條件，這與恒星的光度（決定行星接收到的能量）直接相關(guān)。影響宜居帶位置的關(guān)鍵因素包括：恒星本身的物理性質(zhì)（如光譜類型、光度、壽命、活動性）以及行星的大氣層特性（如大氣厚度、溫室效應(yīng)能力、水汽含量）。并非所有位于宜居帶的行星都宜居，例如，缺乏足夠大氣層或大氣調(diào)節(jié)能力的行星，即使軌道位置合適，表面溫度也可能極不穩(wěn)定。當(dāng)前基于宜居帶理論尋找地外生命存在假設(shè)的主要局限性在于：它主要關(guān)注液態(tài)水這一生命基礎(chǔ)條件之一，但生命的存在還依賴于其他眾多因素（如