2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星形成與演化考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的首字母填在題后的括號內(nèi)。）1.根據(jù)目前的普遍認(rèn)識，太陽系形成的主要物質(zhì)來源是：(A)爆發(fā)的超新星剩余物質(zhì)(B)星際云中彌漫的氣體和塵埃(C)附近恒星的引力擾動(D)行星自身內(nèi)部放射性元素衰變2.在原行星盤中，氣體和塵埃顆粒發(fā)生分離的主要原因是：(A)塵埃顆粒的初始速度較大(B)巨行星的引力攝動(C)塵埃顆粒與氣體分子碰撞粘附(D)原始星云的初始密度分布不均3.行星胚胎通過不斷吸積周圍物質(zhì)，最終成長為原行星的主要機(jī)制是：(A)核聚變反應(yīng)提供能量(B)星云旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的離心力作用(C)碰撞和吸積(D)太陽光壓的推動4.巨行星（如木星）能夠快速形成的關(guān)鍵條件之一是：(A)原行星盤的溫度必須非常高(B)星云中氫和氦的含量非常低(C)存在一個(gè)足夠大的固體核心(D)周圍的塵埃顆粒密度非常低5.導(dǎo)致早期地球大氣層大量流失的主要原因是：(A)地球內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生強(qiáng)烈的光照(B)早期太陽的耀斑活動(C)地球自轉(zhuǎn)速度過快(D)巨行星的引力擾動6.行星撞擊坑的形態(tài)特征可以提供關(guān)于撞擊事件和行星早期歷史的哪些信息？（請選擇兩個(gè)）(A)撞擊體的質(zhì)量和速度(B)行星的表面物質(zhì)密度(C)行星形成后遭受撞擊事件的頻率(D)行星大氣的成分和密度7.與地球相比，金星表面擁有濃厚二氧化碳大氣層且表面溫度極高的主要原因可能是：(A)金星接受到的太陽輻射更多(B)金星缺乏板塊構(gòu)造活動(C)金星大氣中存在強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)(D)金星的質(zhì)量和半徑更大8.行星內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量，對哪些行星的早期演化起到了重要作用？(A)水星(B)金星(C)火星(D)所有以上行星9.所謂的“宜居帶”，通常指的是：(A)行星圍繞恒星公轉(zhuǎn)的軌道平面(B)恒星風(fēng)到達(dá)的邊界(C)使得行星表面液態(tài)水能夠穩(wěn)定存在的行星軌道距離范圍(D)行星內(nèi)部放射性元素集中的區(qū)域10.目前主流的系外行星形成模型主要借鑒于：(A)太陽系行星形成的星云假說(B)宇宙大爆炸理論(C)恒星演化理論(D)黑洞形成理論二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后的橫線上。）1.行星形成始于星際介質(zhì)中的________過程，導(dǎo)致塵埃顆粒開始聚集。2.根據(jù)開普勒第三定律，行星軌道半長軸的立方與其公轉(zhuǎn)周期的平方之比對于同一恒星系統(tǒng)中的所有行星是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)與中心恒星的________有關(guān)。3.行星胚胎通過“________”過程，逐漸增大其質(zhì)量，最終達(dá)到能夠引力束縛周圍物質(zhì)的程度。4.巨行星的快速形成模型認(rèn)為，它們首先在原行星盤中形成一個(gè)________核心后，隨后迅速吸積大量的氫和氦氣體。5.地球的大氣層經(jīng)歷了從早期原始大氣（主要成分是水蒸氣、二氧化碳等）到如今以氮?dú)夂脱鯕鉃橹鞯拇髿鈱拥霓D(zhuǎn)變過程，這一過程被稱為________作用。6.撞擊坑的大小、形狀和深度等特征，可以用來推斷撞擊體的________和撞擊發(fā)生的________。7.行星的________是指其表面溫度、大氣成分、液態(tài)水存在等條件適合生命生存的范圍。8.行星內(nèi)部的放射性元素（如鈾、釷、鉀）衰變會釋放能量，導(dǎo)致行星內(nèi)部________，這是行星早期熱演化的重要機(jī)制。9.火星表面廣泛分布的________現(xiàn)象，是過去火星表面存在大規(guī)模液態(tài)水活動的有力證據(jù)。10.現(xiàn)代行星形成理論強(qiáng)調(diào)原行星盤中________和________之間的相互作用和分離是形成不同類型行星的關(guān)鍵。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述星云假說的主要內(nèi)容。2.解釋什么是“清空通道”過程，及其對行星系統(tǒng)形成的影響。3.比較行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如地核、地幔、地殼）的形成和演化過程的異同。4.簡述影響行星宜居性的主要因素有哪些。四、論述題（每題10分，共30分。）1.詳細(xì)闡述原行星盤中固體物質(zhì)如何通過碰撞和吸積過程逐漸增長形成行星胚胎的過程。2.分析并討論導(dǎo)致不同行星（如類地行星與巨行星）在質(zhì)量、半徑、成分和結(jié)構(gòu)上存在顯著差異的可能原因。3.結(jié)合觀測證據(jù)，論述撞擊事件在行星（特別是地球和火星）的早期演化和表面形態(tài)塑造中扮演了怎樣的角色。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.C5.B6.A,C7.B,C8.D9.C10.A二、填空題1.粒徑增長2.質(zhì)量3.碰撞增長4.固體5.脫氣6.大小，速度7.宜居性8.加熱9.水手谷10.氣體，塵埃三、簡答題1.簡述星云假說的主要內(nèi)容。解析思路：回答應(yīng)包含太陽系起源于一個(gè)巨大的、旋轉(zhuǎn)的星際氣體和塵埃云（星云）。在自身引力作用下，星云開始收縮，旋轉(zhuǎn)速度因角動量守恒而加快，形成原行星盤。在盤內(nèi)，塵埃顆粒通過碰撞粘附形成較大的顆粒（planetesimals），進(jìn)而通過引力碰撞增長為行星胚胎，最終形成行星。2.解釋什么是“清空通道”過程，及其對行星系統(tǒng)形成的影響。解析思路：回答應(yīng)說明“清空通道”是指一個(gè)正在形成的行星（特別是巨行星）通過其引力攝動，將原行星盤中的氣體和塵埃清除掉一個(gè)區(qū)域的過程。這通常發(fā)生在巨行星形成后，其引力作用影響了其軌道附近的物質(zhì)分布，阻礙了后續(xù)行星在類似軌道上的形成。巨行星可以沿著其“清空通道”遷移，這個(gè)過程對行星系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)和演化為重要因素。3.比較行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如地核、地幔、地殼）的形成和演化過程的異同。解析思路：回答應(yīng)指出共同點(diǎn)：都由形成時(shí)的物質(zhì)構(gòu)成，并受到行星形成和演化過程中的物理化學(xué)過程（如碰撞、分異、冷卻、板塊運(yùn)動）的影響。不同點(diǎn)在于：地核主要由鐵鎳形成，通過分異沉降到中心；地幔是硅酸鹽巖石，在核心周圍，經(jīng)歷了對流運(yùn)動；地殼是較輕的硅酸鹽巖石圈，是板塊構(gòu)造的主要場所。演化上，內(nèi)部放射性元素衰變對早期地幔和地核加熱影響顯著，板塊構(gòu)造是地殼和上地幔的主要演化方式。4.簡述影響行星宜居性的主要因素有哪些。解析思路：回答應(yīng)列出關(guān)鍵因素，如：行星與恒星的距離（確定是否處于宜居帶）、行星的質(zhì)量和半徑（影響大氣保持能力、表面重力）、行星的內(nèi)部熱演化（維持地質(zhì)活動和水循環(huán)）、行星的大氣成分和密度（調(diào)節(jié)表面溫度、阻擋有害輻射）、行星表面的液態(tài)水存在（作為生命所需的關(guān)鍵環(huán)境）。四、論述題1.詳細(xì)闡述原行星盤中固體物質(zhì)如何通過碰撞和吸積過程逐漸增長形成行星胚胎的過程。解析思路：回答應(yīng)描述從微米到厘米級塵埃顆粒的聚集過程，涉及范德華力和靜電引力。隨著顆粒增大到米級（planetesimals），引力成為主導(dǎo)，碰撞成為主要增長方式。planetesimals通過兩種碰撞過程增長：一是合并（elasticcollisions），保持原有動能；二是吸積（inelasticcollisions），部分動能轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式，導(dǎo)致物質(zhì)融合。通過不斷吸積周圍的小planetesimals，planetesimals的質(zhì)量迅速增加，最終形成具有足夠引力束縛能力的行星胚胎。2.分析并討論導(dǎo)致不同行星（如類地行星與巨行星）在質(zhì)量、半徑、成分和結(jié)構(gòu)上存在顯著差異的可能原因。解析思路：回答應(yīng)從形成條件和過程入手。質(zhì)量差異：巨行星形成于原行星盤的外部區(qū)域，那里的固體物質(zhì)（巖石和冰）豐度更高，且氣體（氫和氦）可以大量吸積，使其質(zhì)量遠(yuǎn)超主要成分類地行星。半徑差異：與質(zhì)量相關(guān)，且受密度的制約。成分差異：巨行星主要由氫氦氣體和少量冰、巖石構(gòu)成，而類地行星主要由巖石和金屬構(gòu)成。結(jié)構(gòu)差異：巨行星內(nèi)部可能沒有明顯的層圈分化，或核心周圍是厚厚的冰幔；類地行星則普遍具有地核（金屬）、地幔（硅酸鹽）和地殼（硅酸鹽）的明顯分層結(jié)構(gòu)。這些差異主要?dú)w因于形成時(shí)行星所在的原行星盤區(qū)域的環(huán)境（溫度、密度、氣體豐度）和行星形成的具體模型（核心吸積模型vs.直接氣體吸積模型）。3.結(jié)合觀測證據(jù)，論述撞擊事件在行星（特別是地球和火星）的早期演化和表面形態(tài)塑造中扮演了怎樣的角色。解析思路：回答應(yīng)首先指出撞擊是太陽系早期普遍存在的現(xiàn)象，有大量的撞擊坑證據(jù)（如月球、火星、水星表面）。對于地球