2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——太陽系外衛(wèi)星的特征與形成考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種方法通常被認為是目前探測自轉(zhuǎn)慢、大氣層透明或不存在氣體的巨型系外衛(wèi)星最有效的方法？A.凌日法B.微引力透鏡法C.直接成像法D.行星occultation法2.哪種理論認為系外衛(wèi)星是在其行星形成盤中與行星一同形成的？A.捕獲理論B.同源形成理論C.潮汐捕獲理論D.碎片吸積理論3.與太陽系中的木衛(wèi)一相比，系外發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星Kepler-1625b具有顯著更高的公轉(zhuǎn)軌道半徑，這對其內(nèi)部熱演化可能產(chǎn)生的主要影響是？A.導(dǎo)致更強的潮汐加熱B.減少潮汐加熱效應(yīng)C.增加來自恒星的輻射加熱D.引發(fā)更頻繁的火山活動4.系外行星HD209458b的大氣中發(fā)現(xiàn)了超重元素（如鈉和鉀）的吸收光譜，這主要歸因于其？A.強大的全球性風(fēng)系統(tǒng)B.與行星的近距離公轉(zhuǎn)導(dǎo)致的大氣逃逸C.恒星風(fēng)對其大氣層的持續(xù)剝離D.衛(wèi)星自身內(nèi)部活動5.潮汐鎖定在系外衛(wèi)星系統(tǒng)中可能導(dǎo)致的直接后果是？A.衛(wèi)星自轉(zhuǎn)速度遠快于公轉(zhuǎn)速度B.衛(wèi)星始終同一面朝向其行星C.衛(wèi)星軌道高度迅速衰減D.衛(wèi)星大氣層均勻分布6.微引力透鏡法探測系外衛(wèi)星的主要優(yōu)勢在于？A.能夠直接成像衛(wèi)星本身B.對衛(wèi)星大小和密度的測量精度較高C.幾乎不受行星信號干擾，尤其適用于尋找氣態(tài)巨行星的衛(wèi)星D.可以探測到所有類型的系外行星7.如果一個系外衛(wèi)星的質(zhì)量超過了某個臨界值（洛希極限），其行星對其的引力可能導(dǎo)致什么結(jié)果？A.衛(wèi)星快速進入行星大氣層B.衛(wèi)星軌道發(fā)生劇烈變化C.衛(wèi)星被直接撕裂D.衛(wèi)星形成自己的環(huán)系統(tǒng)8.與太陽系內(nèi)主要由巖石和冰組成的衛(wèi)星相比，理論上系外衛(wèi)星可能具有更廣泛的組成類型，這主要取決于？A.恒星的類型和亮度B.行星形成時的環(huán)境（如溫度、物質(zhì)豐度）C.衛(wèi)星的初始質(zhì)量D.潮汐力的強度9.研究系外衛(wèi)星對于理解太陽系起源和演化的意義主要體現(xiàn)在？A.提供了檢驗行星形成理論的天然實驗室B.幫助我們確定地外生命存在的概率C.直接證實了“類地行星普遍存在”D.發(fā)現(xiàn)了更多擁有宜居帶衛(wèi)星的行星系統(tǒng)10.目前關(guān)于系外衛(wèi)星形成，哪種理論能更好地解釋發(fā)現(xiàn)的一些大型衛(wèi)星圍繞小型行星運行的現(xiàn)象？A.同源形成理論B.捕獲理論C.行星碎片吸積理論D.共同質(zhì)心形成理論二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.利用系外行星凌日時其衛(wèi)星可能造成的次級微弱信號變化，來探測衛(wèi)星的技術(shù)被稱為________。2.系外衛(wèi)星通過反射其母恒星的光而被間接觀測到的技術(shù)稱為________。3.潮汐力長時間作用下，使天體自轉(zhuǎn)周期與其公轉(zhuǎn)周期達到同步的現(xiàn)象稱為________。4.某些系外衛(wèi)星被發(fā)現(xiàn)位于其行星的________區(qū)，這意味著衛(wèi)星表面溫度可能極高。5.理論上，如果系外衛(wèi)星質(zhì)量過大，可能通過________過程被其行星捕獲并最終融合。6.目前已確認存在的系外衛(wèi)星數(shù)量遠少于系外行星數(shù)量，這表明衛(wèi)星的形成和生存可能面臨________。7.分析系外衛(wèi)星大氣層的________光譜是了解其成分和物理狀態(tài)的主要手段。8.與月球相比，海王星的衛(wèi)星________表面顯得更加黑暗和混亂。9.形成理論的“同源說”認為，行星和其衛(wèi)星是在________附近同時形成。10.直接成像法探測系外衛(wèi)星面臨的主要挑戰(zhàn)之一是________信號通常非常微弱。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請給出簡潔、準確的定義）1.捕獲理論(CaptureTheory)2.衛(wèi)星凌日(SatelliteTransit)3.洛希極限(RocheLimit)4.微引力透鏡效應(yīng)(MicrolensingEffect)5.系外衛(wèi)星系統(tǒng)多樣性與普遍性(ExomoonSystemDiversityandUniversality)四、簡答題（每題5分，共10分。請簡要回答下列問題）1.簡述直接成像法探測系外衛(wèi)星面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。2.簡要說明潮汐力如何影響系外衛(wèi)星的內(nèi)部熱演化。五、論述題（10分。請結(jié)合具體實例或論據(jù)，深入探討下列問題）試比較同源形成理論和捕獲理論在解釋系外衛(wèi)星形成過程中的主要假設(shè)、證據(jù)和面臨的挑戰(zhàn)，并分析當(dāng)前觀測數(shù)據(jù)對這兩種理論的支持程度。試卷答案1.C2.B3.B4.B5.B6.C7.C8.B9.A10.B11.次級凌日法(或：衛(wèi)星凌日法)12.直接成像法13.潮汐鎖定14.高溫15.洛希碎裂16.挑戰(zhàn)(或：困難/環(huán)境限制)17.光譜18.特里同(或：Triton)19.行星形成星云盤20.恒星背景光(或：母恒星光線)21.捕獲理論：認為系外衛(wèi)星是在行星形成后，從星周盤中捕獲過來的天體。解析思路：該題考查捕獲理論的基本定義。捕獲理論的核心觀點是衛(wèi)星并非與行星同源形成，而是在行星形成后，通過引力作用從周圍的物質(zhì)云或行星盤中捕獲而來。22.衛(wèi)星凌日：指系外衛(wèi)星從其行星前方經(jīng)過，導(dǎo)致行星亮度發(fā)生兩次（一次開始，一次結(jié)束）微小的下降現(xiàn)象。解析思路：該題考查衛(wèi)星凌日的定義。關(guān)鍵在于理解是衛(wèi)星經(jīng)過行星導(dǎo)致亮度下降，且是兩次下降，這與行星自身凌日（一次下降）不同。23.洛希極限：指一個天體因受到另一個天體（如行星）的潮汐力作用，而開始被撕裂的臨界距離。解析思路：該題考查洛希極限的定義。核心是潮汐力、撕裂、臨界距離這幾個要素。24.微引力透鏡效應(yīng)：指一個遙遠的光源（如恒星）被一個位于觀察者和光源之間的大質(zhì)量天體（如系外行星及其衛(wèi)星）引力彎曲，導(dǎo)致觀察者看到該光源時出現(xiàn)暫時性亮度的現(xiàn)象。解析思路：該題考查微引力透鏡效應(yīng)的定義。關(guān)鍵在于理解涉及三個天體（觀察者、中間大質(zhì)量天體、遠處光源）以及引力彎曲導(dǎo)致暫時增亮。25.系外衛(wèi)星系統(tǒng)多樣性與普遍性：指通過對不同系外行星系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的存在形式、數(shù)量、性質(zhì)等具有多樣性，并探討這種多樣性是否具有普遍性，從而揭示衛(wèi)星形成和演化的普遍規(guī)律。解析思路：該題考查名詞的內(nèi)涵。關(guān)鍵在于理解“多樣性”（不同系統(tǒng)差異）和“普遍性”（尋找共同規(guī)律）兩個方面。26.直接成像法探測系外衛(wèi)星面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)：由于系外行星及其衛(wèi)星都非常遙遠，且衛(wèi)星信號通常被行星強大的光芒所淹沒，直接探測衛(wèi)星需要極高的分辨率和靈敏度，以從背景的恒星光中區(qū)分出微弱的衛(wèi)星信號。解析思路：該題考查直接成像法的實際困難。核心在于距離遙遠、衛(wèi)星信號微弱、行星信號干擾強，導(dǎo)致技術(shù)要求極高。27.潮汐力如何影響系外衛(wèi)星的內(nèi)部熱演化：潮汐力會導(dǎo)致衛(wèi)星內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生形變和摩擦，這種摩擦生熱效應(yīng)可以為衛(wèi)星提供內(nèi)部熱源，尤其對于處于洛希極限附近或與行星發(fā)生軌道共振的衛(wèi)星，潮汐加熱可以使其內(nèi)部保持活躍，甚至引發(fā)火山活動或板塊運動。解析思路：該題考查潮汐力的作用機制。關(guān)鍵在于理解潮汐力導(dǎo)致形變摩擦，摩擦產(chǎn)生熱量，進而影響衛(wèi)星內(nèi)部溫度和地質(zhì)活動。28.試比較同源形成理論和捕獲理論在解釋系外衛(wèi)星形成過程中的主要假設(shè)、證據(jù)和面臨的挑戰(zhàn)，并分析當(dāng)前觀測數(shù)據(jù)對這兩種理論的支持程度。解析思路：比較點：同源形成理論（Co-accretion/CoincidenceTheory）與捕獲理論（CaptureTheory）。同源形成理論：假設(shè)：衛(wèi)星是在行星形成的同時，從同一行星形成星云盤中吸積物質(zhì)形成的。衛(wèi)星和行星具有相似的軌道元素和形成年代。證據(jù)：太陽系中月球與地球可能存在同源形成證據(jù)（如氧同位素相似性）；該理論能較好解釋行星與衛(wèi)星系統(tǒng)的共面性和同向性。挑戰(zhàn)：難以解釋質(zhì)量差異巨大的衛(wèi)星-行星系統(tǒng)（如木星與木衛(wèi)一）；難以解釋為何太陽系內(nèi)衛(wèi)星數(shù)量相對較少，而某些系外行星系統(tǒng)衛(wèi)星眾多。捕獲理論：假設(shè)：衛(wèi)星是在行星形成后，從星周盤中捕獲，或與其他天體碰撞、引力交換后轉(zhuǎn)移至當(dāng)前軌道。衛(wèi)星和行星的軌道元素可以差異很大。證據(jù)：理論上有可能形成大規(guī)模的衛(wèi)星系統(tǒng)；可以解釋一些特殊軌道的衛(wèi)星（如逆行軌道）；對系外衛(wèi)星系統(tǒng)多樣性的解釋能力更強。挑戰(zhàn)：捕獲過程需要特定的動力學(xué)條件和機制（如引力三體相互作用）；成功捕獲并維持穩(wěn)定軌道的難度很大；目前缺乏確鑿