2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星大氣的成分及特性探究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.地球大氣中含量最多的氣體成分是？A.氧氣B.氮?dú)釩.二氧化碳D.水蒸氣2.與金星濃密、高溫的大氣相比，火星大氣稀薄且低壓的主要原因是？A.火星自轉(zhuǎn)速度比地球慢B.火星質(zhì)量小于地球且與太陽(yáng)距離更遠(yuǎn)C.火星缺乏全球性磁場(chǎng)保護(hù)D.火星表面缺乏板塊構(gòu)造活動(dòng)3.行星大氣的平流層溫度隨高度升高而升高的主要原因是？A.大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)加劇B.地球內(nèi)部熱量傳導(dǎo)增強(qiáng)C.臭氧吸收了太陽(yáng)的紫外線輻射D.平流層水汽含量增加4.甲烷和氨等氣體在行星科學(xué)中常被視為？A.主要大氣成分B.溫室氣體C.大氣污染物D.平流層主要成分5.木星大氣的成分主要以氫和氦為主，這主要反映了其？A.形成早期與太陽(yáng)星云相似的環(huán)境B.地質(zhì)活動(dòng)活躍，內(nèi)部物質(zhì)釋放到大氣中C.擁有強(qiáng)大的全球磁場(chǎng)D.表面溫度極高6.行星大氣的溫室效應(yīng)主要是指？A.大氣吸收并重新分配太陽(yáng)輻射的過程B.大氣對(duì)地球表面進(jìn)行反射的過程C.大氣中水汽凝結(jié)成云的過程D.大氣中的塵埃散射陽(yáng)光的過程7.導(dǎo)致金星地表溫度異常升高的主要因素是？A.金星距離太陽(yáng)過近B.金星大氣中二氧化碳含量極高且缺乏臭氧層C.金星自轉(zhuǎn)周期非常長(zhǎng)D.金星擁有強(qiáng)風(fēng)帶8.水手號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)火星大氣中存在的水蒸氣主要來(lái)源于？A.火星全球性的火山活動(dòng)B.太陽(yáng)風(fēng)對(duì)火星大氣的持續(xù)剝離C.火星地表冰層升華D.火星大氣內(nèi)部的循環(huán)過程9.行星大氣的垂直分層結(jié)構(gòu)主要是由什么因素驅(qū)動(dòng)的？A.行星的質(zhì)量大小B.行星與太陽(yáng)的距離C.大氣成分的物理性質(zhì)（如密度、溫度）D.行星表面的地形地貌10.探測(cè)器通過測(cè)量行星大氣頂部的輻射來(lái)確定其？A.大氣密度B.大氣成分C.大氣溫度D.大氣壓力二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.行星形成早期捕獲的大氣主要成分是______和______。2.行星大氣的對(duì)流層是其主要的熱量交換層，這里的溫度隨高度升高而______（填“升高”、“降低”或“基本不變”）。3.與地球相比，火星大氣頂部的壓力要低得多，大約只有地球海平面大氣壓的______%左右。4.臭氧層主要存在于行星大氣的______層，它能吸收大部分對(duì)生物有害的______輻射。5.木星大氣的標(biāo)志性特征之一是其巨大的反氣旋風(fēng)暴——“大紅斑”，它已經(jīng)持續(xù)了數(shù)百年，其中心氣壓遠(yuǎn)高于木星表面的平均大氣壓。6.行星大氣的成分和特性是理解該行星______、______和______的關(guān)鍵。7.除了溫室效應(yīng)外，大氣中的______和水汽也會(huì)對(duì)行星的輻射收支產(chǎn)生重要影響。8.火星過去可能擁有更濃厚的大氣層，這從其地表______和______的存在可以得到一些線索。9.行星大氣的電離層位于大氣的高層，它主要由太陽(yáng)風(fēng)高能粒子與大氣中的______碰撞電離形成。10.通過對(duì)比地球和金星的大氣，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到相同的大氣成分在不同的______條件下可能產(chǎn)生截然不同的行星氣候。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述行星大氣的兩種主要來(lái)源及其區(qū)別。2.簡(jiǎn)要解釋溫室效應(yīng)的基本原理及其對(duì)地球氣候的重要性。3.為什么說(shuō)探測(cè)火星大氣對(duì)于判斷火星過去或現(xiàn)在是否存在生命具有重要意義？4.簡(jiǎn)述影響行星大氣成分演化的主要因素有哪些？四、論述題（10分）試述通過分析不同類型行星（例如類地行星與氣態(tài)巨行星）的大氣成分、特性和演化歷史，可以推斷出哪些關(guān)于行星形成、演化和宜居性的普遍規(guī)律或重要啟示？試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.A6.A7.B8.C9.C10.D二、填空題1.氫氦2.降低3.14.平流層紫外線5.氣候演化宜居性6.氣候演化宜居性7.塵埃8.干涸河床古生物遺跡9.原子或分子10.物理?xiàng)l件三、簡(jiǎn)答題1.來(lái)源與區(qū)別：*捕獲大氣：行星形成早期，從原始太陽(yáng)星云中捕獲的氣體，主要成分通常是氫和氦，但含量受行星質(zhì)量、溫度和太陽(yáng)風(fēng)等因素影響。質(zhì)量足夠大的行星（如木星、土星）能捕獲更多。*同化大氣：行星在形成和早期演化過程中，通過火山活動(dòng)、板塊構(gòu)造等方式釋放到大氣中的氣體，如二氧化碳、水蒸氣、氨等。地球大氣的主要成分氮?dú)夂脱鯕馐呛笃谕ㄟ^生物活動(dòng)（光合作用）才顯著富集的。*區(qū)別：捕獲大氣成分與太陽(yáng)星云相似，主要靠行星引力捕獲；同化大氣成分與行星內(nèi)部活動(dòng)相關(guān)，是后期釋放的。2.溫室效應(yīng)原理與重要性：*原理：太陽(yáng)輻射到達(dá)行星大氣層，部分被大氣吸收，特別是紅外輻射。大氣中的某些氣體成分（溫室氣體，如二氧化碳、水蒸氣、甲烷）能吸收這些紅外輻射，并重新輻射回行星表面和大氣中，從而向空間散失能量，使行星表面溫度高于僅靠吸收太陽(yáng)直接輻射時(shí)的溫度。*重要性：溫室效應(yīng)是維持地球表面適宜溫度、使地球成為目前已知唯一有生命存在的行星的關(guān)鍵因素。沒有溫室效應(yīng)，地球表面平均溫度將過低。但若溫室效應(yīng)過強(qiáng)或失控（如金星），則會(huì)導(dǎo)致表面溫度過高，不適合生命生存。3.火星大氣與生命探測(cè)：*火星大氣稀薄，成分以二氧化碳為主，表面壓力低，這限制了液態(tài)水的穩(wěn)定存在，是目前生命存在的巨大障礙。*分析火星大氣成分（如是否存在有機(jī)分子、特定氣體比例的異常變化）、大氣變化歷史（通過沉積巖、地表形態(tài)等推斷過去大氣的密度和成分）、水蒸氣含量的變化等，有助于判斷火星過去是否具備支持生命的大氣環(huán)境。*大氣中的某些氣體比例（如氬-36/氬-38的比值）可以提供關(guān)于火星內(nèi)部活動(dòng)（如火山、板塊構(gòu)造）的信息，而這些活動(dòng)可能與生命起源或演化的早期環(huán)境有關(guān)。*探測(cè)器對(duì)火星大氣電離層的研究，也能間接提供關(guān)于大氣成分和電離過程的信息，這些都與評(píng)估火星的宜居性潛力相關(guān)。4.影響大氣演化的因素：*行星本身的物理化學(xué)性質(zhì)：如質(zhì)量（決定引力捕獲能力）、半徑（影響逃逸速度）、初始溫度（影響氣體逃逸和化學(xué)反應(yīng)）、內(nèi)部熱狀態(tài)（如放射性元素衰變、核心分異、板塊構(gòu)造、火山活動(dòng)，影響氣體釋放）。*軌道和自轉(zhuǎn)參數(shù)：如公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸（決定接收到的太陽(yáng)輻射）、自轉(zhuǎn)周期（影響大氣環(huán)流模式）、軸傾角（影響季節(jié)變化）。*與太陽(yáng)和恒星的相互作用：如太陽(yáng)風(fēng)強(qiáng)度（影響大氣頂部的剝蝕）、恒星紫外輻射和X射線（影響大氣化學(xué)成分，如電離、分解）。*撞擊作用：小行星和彗星撞擊可以一次性釋放大量氣體，改變大氣成分和密度，也可造成短期或長(zhǎng)期的劇烈變化。*生物活動(dòng)（對(duì)地球特別重要）：光合作用使大氣中富集氧氣，改變了大氣成分和化學(xué)反應(yīng)環(huán)境。四、論述題1.行星形成與初始組成：行星形成早期捕獲的大氣成分（主要是氫、氦，含量與行星質(zhì)量正相關(guān)）普遍反映了其形成時(shí)所在原始星云的成分和行星當(dāng)時(shí)的溫度、引力條件。這表明行星的起源與太陽(yáng)系形成的環(huán)境密切相關(guān)。例如，類地行星（地球、火星）捕獲大氣有限，主要成分后期通過內(nèi)部活動(dòng)（火山）和生物活動(dòng)（地球）改變；而氣態(tài)巨行星（木星、土星）和冰巨行星（天王星、海王星）質(zhì)量巨大，能捕獲大量氫、氦，并可能通過引力吸積小行星和彗星帶來(lái)了更豐富的揮發(fā)性物質(zhì)（水、氨、甲烷）。2.大氣演化與行星命運(yùn)：行星大氣的演化（增厚、變薄、成分改變）是行星內(nèi)部活動(dòng)、與太陽(yáng)和恒星的相互作用、小行星撞擊等多種因素長(zhǎng)期共同作用的結(jié)果。例如，地球通過板塊構(gòu)造和生物活動(dòng)維持了適宜的大氣成分和溫室效應(yīng)；火星由于質(zhì)量減小、缺乏全球磁場(chǎng)保護(hù)，大氣被太陽(yáng)風(fēng)持續(xù)剝離，導(dǎo)致大氣變薄；金星則可能因失控的溫室效應(yīng)而演化到當(dāng)前的高溫高壓狀態(tài)。這表明行星的大氣狀態(tài)并非一成不變，而是其演化的關(guān)鍵指標(biāo)。3.宜居性的大氣條件：對(duì)比不同行星（特別是類地行星）的大氣，可以歸納出宜居性大氣可能需要滿足的條件：存在適量的液態(tài)水（需要合適的大氣壓和溫度范圍）、具有有效的溫室效應(yīng)以維持表面溫度在生命可承受范圍內(nèi)、大氣成分相對(duì)穩(wěn)定、有足夠的保護(hù)（如臭氧層阻擋紫外線、磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)太陽(yáng)風(fēng)）、并且可能需要具備允許生命演化和發(fā)展的化學(xué)環(huán)境（如地球上的氮氧大氣）。這揭示了大氣是判斷行星宜居性的核心要素之一。4.大氣作為行星歷史的記錄者：行星大氣中的某些氣體（如惰性氣體同位素、特定生物標(biāo)記物、火山氣體同位素）可以像地質(zhì)樣品中的同位素一樣，記錄了行星形成、早期演化、內(nèi)部活動(dòng)歷史以及潛在的生命活