2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星污染物運(yùn)移過(guò)程及危害評(píng)估考試時(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)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪一項(xiàng)不屬于通常所指的行星污染物來(lái)源？A.隕石撞擊帶來(lái)的物質(zhì)B.行星自身火山活動(dòng)釋放的氣體C.地球向其他行星發(fā)射的探測(cè)器表面附著的微生物D.行星大氣中自然存在的化學(xué)物質(zhì)2.在行星稀薄大氣中，污染物最主要的氣相運(yùn)移機(jī)制是？A.大氣對(duì)流B.湍流擴(kuò)散C.沉降作用D.水平風(fēng)輸送3.對(duì)于水冰覆蓋的行星，液相污染物運(yùn)移的主要載體是？A.大氣塵埃B.地下水C.表面冰層融水D.沼澤環(huán)境4.下列哪種因素不會(huì)顯著影響污染物在行星表面的固相運(yùn)移？A.風(fēng)速B.污染物顆粒大小C.行星表面溫度D.行星磁場(chǎng)強(qiáng)度5.空間探測(cè)器降落傘打開后，其攜帶的污染物最可能通過(guò)哪種方式釋放到行星表面？A.降落傘材料分解B.探測(cè)器外殼磨損C.降落傘展開時(shí)的氣流揚(yáng)塵D.探測(cè)器主發(fā)動(dòng)機(jī)噴射6.行星污染物對(duì)空間探測(cè)器的潛在危害主要不包括？A.涂層腐蝕B.光學(xué)系統(tǒng)模糊C.電路短路D.熱控涂層失效7.評(píng)估污染物在行星大氣中擴(kuò)散效率時(shí)，關(guān)鍵參數(shù)通常不包括？A.大氣擴(kuò)散系數(shù)B.污染物初始釋放量C.行星表面粗糙度D.行星衛(wèi)星數(shù)量8.對(duì)于地下水污染物遷移的評(píng)估，通常需要重點(diǎn)考慮？A.大氣成分變化B.表面徑流速度C.地下巖層滲透性D.太陽(yáng)輻射強(qiáng)度9.在評(píng)估微生物污染對(duì)行星潛在生命的威脅時(shí)，需要重點(diǎn)考慮該微生物的？A.在地球上的流行程度B.在極端環(huán)境下的存活能力C.對(duì)人類疾病的致病性D.經(jīng)濟(jì)價(jià)值10.行星污染物危害評(píng)估報(bào)告中，通常不包含？A.污染物類型及來(lái)源分析B.污染物運(yùn)移路徑模擬結(jié)果C.污染物濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)D.行星古代文明的歷史記載二、填空題（每空1分，共10分。請(qǐng)將正確答案填在橫線上。）1.除了來(lái)自地球的探測(cè)器，______活動(dòng)也是行星表面污染物的重要來(lái)源。2.污染物從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的自發(fā)遷移過(guò)程稱為______。3.在高真空環(huán)境下，污染物主要依靠______作用進(jìn)行長(zhǎng)距離遷移。4.污染物對(duì)行星表面潛在生命的危害可能包括______和生物化學(xué)過(guò)程的干擾。5.利用數(shù)學(xué)模型模擬污染物在行星環(huán)境中的運(yùn)移和擴(kuò)散是______評(píng)估的重要方法。6.為了減少空間探測(cè)器的污染物釋放，通常采用______材料和表面處理技術(shù)。7.評(píng)估污染物長(zhǎng)期危害時(shí)，需要考慮其______和降解速率。8.污染物在行星表面沉積的速度受______、______和污染物自身性質(zhì)的影響。9.對(duì)于未來(lái)載人火星任務(wù)，需要制定嚴(yán)格的______計(jì)劃，以防止地球微生物污染火星。10.污染物運(yùn)移過(guò)程中的______效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致污染物在特定區(qū)域富集。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述隕石撞擊對(duì)目標(biāo)行星可能造成的污染類型及其特點(diǎn)。2.簡(jiǎn)述空間探測(cè)器在不同行星著陸過(guò)程中可能產(chǎn)生的污染物類型。3.簡(jiǎn)述影響污染物在行星大氣中沉降速度的主要因素。4.簡(jiǎn)述生物圈循環(huán)在行星污染物遷移中的作用。5.簡(jiǎn)述評(píng)估污染物對(duì)空間探測(cè)器危害時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。6.簡(jiǎn)述制定行星污染物預(yù)防措施的基本原則。四、論述題（每題10分，共20分。請(qǐng)?jiān)敿?xì)論述下列問(wèn)題。）1.試論述行星污染物運(yùn)移過(guò)程的主要影響因素及其相互作用。2.試論述進(jìn)行行星污染物危害評(píng)估的重要性和主要挑戰(zhàn)。五、計(jì)算題（10分。請(qǐng)根據(jù)題目要求進(jìn)行計(jì)算。）假設(shè)在一個(gè)理想化的均質(zhì)行星大氣層中，某污染物以恒定源強(qiáng)Q(單位：mg/s)持續(xù)釋放，大氣混合層高度為H(單位：m)，假設(shè)污染物在大氣中的擴(kuò)散符合高斯模型，擴(kuò)散系數(shù)為D(單位：m2/s)。請(qǐng)推導(dǎo)污染物在距離釋放源水平距離為x(單位：m)處，大氣混合層底部濃度C(單位：mg/m3)的表達(dá)式。六、案例分析題（5分。請(qǐng)根據(jù)案例信息進(jìn)行分析。）某空間探測(cè)器在木衛(wèi)二（歐羅巴）表面著陸，探測(cè)器攜帶的微量有機(jī)物在著陸后通過(guò)探測(cè)器外殼微小的泄漏逐漸釋放到周圍環(huán)境中。已知木衛(wèi)二表面溫度極低，有機(jī)物釋放速率非常緩慢，但木衛(wèi)二表面存在液態(tài)水海洋。請(qǐng)分析該有機(jī)物泄漏對(duì)木衛(wèi)二潛在生命可能造成的長(zhǎng)期影響，并簡(jiǎn)述可能的評(píng)估途徑。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.D5.C6.C7.D8.C9.B10.D二、填空題1.行星內(nèi)部2.擴(kuò)散3.蒸發(fā)/升華4.抑制生命活動(dòng)5.數(shù)值模擬6.低揮發(fā)性/惰性7.穩(wěn)定性8.風(fēng)速顆粒大小9.生物隔離10.化學(xué)吸附/沉淀三、簡(jiǎn)答題1.隕石撞擊可攜帶多種宇宙物質(zhì)，包括地球之外的生命形式（如果存在）、不同的有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物、放射性同位素等。其特點(diǎn)在于成分多樣、來(lái)源單一（特定撞擊事件）、可能形成較大規(guī)模的污染區(qū)域，且部分物質(zhì)可能具有高穩(wěn)定性。2.探測(cè)器著陸時(shí)，固體部件（如著陸器外殼、機(jī)械臂）的磨損和刮擦可能釋放材料微粒；降落傘的展開可能揚(yáng)起著陸器附近的表面物質(zhì)；空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)也可能將污染物吹散；此外，燃料燃燒和排氣管排放也可能釋放氣體污染物。3.主要因素包括：污染物本身的性質(zhì)（如蒸氣壓、溶解度、粒徑大?。⑿行谴髿獾拿芏群统煞郑ㄓ绊憯U(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)）、溫度（影響揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)速率）、風(fēng)場(chǎng)（影響水平輸送和混合）、以及是否存在云層或氣溶膠（可能吸附或阻礙沉降）。4.生物圈循環(huán)（如水循環(huán)、碳循環(huán)、氮循環(huán)等）可以移動(dòng)和轉(zhuǎn)化污染物，將其從一種環(huán)境介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種（如從大氣轉(zhuǎn)移到水體，或從土壤轉(zhuǎn)移到生物體），并可能通過(guò)生物富集作用在食物鏈中傳遞，影響潛在生命的暴露水平。5.需要考慮污染物類型及其對(duì)探測(cè)器材料的腐蝕性/兼容性、污染物對(duì)電子元件的導(dǎo)電性/絕緣性的影響、對(duì)光學(xué)表面（鏡頭、透鏡）的清潔度影響、對(duì)熱控涂層發(fā)射率/吸收率的影響，以及可能引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)或生物腐蝕。6.基本原則包括：源頭控制（減少污染物產(chǎn)生）、過(guò)程阻斷（阻止污染物遷移擴(kuò)散）、末端治理（清除或固定已釋放的污染物）、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（優(yōu)先處理高風(fēng)險(xiǎn)污染物）、以及制定應(yīng)急預(yù)案。四、論述題1.行星污染物運(yùn)移過(guò)程受到多種因素的綜合影響。主要因素包括：污染物自身的物理化學(xué)性質(zhì)（如揮發(fā)性、溶解度、粒徑、反應(yīng)活性），這決定了其釋放、遷移和轉(zhuǎn)化的基本行為；行星環(huán)境因素，如大氣密度和成分（影響擴(kuò)散、沉降和化學(xué)反應(yīng)）、溫度（影響揮發(fā)和反應(yīng)速率）、壓力（影響相態(tài)和氣體行為）、重力（影響沉降速度）、輻射（可能降解污染物或改變其性質(zhì)）、以及地形地貌（影響水流和風(fēng)場(chǎng)，進(jìn)而影響污染物輸送路徑和匯）；此外，人為因素（如探測(cè)器設(shè)計(jì)、操作規(guī)程）和生物活動(dòng)（如微生物降解）也會(huì)顯著影響特定情境下的污染物運(yùn)移。這些因素相互交織，例如，大氣成分會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率，進(jìn)而改變污染物種類和濃度，而地形則可能引導(dǎo)或阻擋大氣流動(dòng)和地表水流，從而改變污染物的局部分布特征。2.進(jìn)行行星污染物危害評(píng)估至關(guān)重要，因?yàn)槲廴疚锟赡軐?duì)行星表面環(huán)境造成不可逆的改變（如改變表面化學(xué)成分、引入毒性物質(zhì)），可能抑制或摧毀潛在的原始生命形式，可能損害昂貴的空間探測(cè)器和機(jī)器人設(shè)備，威脅未來(lái)載人任務(wù)的執(zhí)行安全。評(píng)估的挑戰(zhàn)主要在于：缺乏對(duì)許多行星（尤其是遙遠(yuǎn)行星）的深入了解，難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)污染物在該特定環(huán)境下的行為和影響；污染物來(lái)源多樣且性質(zhì)復(fù)雜，其長(zhǎng)期行為和潛在危害難以預(yù)測(cè)；難以直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，大部分評(píng)估依賴于地面模擬和理論推演，存在一定的不確定性；評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和方法需要不斷完善，以適應(yīng)不斷發(fā)展的探測(cè)技術(shù)和對(duì)潛在生命認(rèn)識(shí)的深化；同時(shí)，需要平衡對(duì)行星環(huán)境的保護(hù)與科學(xué)探索的需求。五、計(jì)算題根據(jù)高斯擴(kuò)散模型，污染物濃度表達(dá)式為：C(x)=(Q/(2πDX√t))*exp(-(y2+zz?2)/(2Dx√t))，其中H代表混合層高度，通常在計(jì)算地面濃度時(shí)，z=0，z?=H，簡(jiǎn)化為：C(x)=(Q/(2πDX√t))*exp(-H2/(4Dx))。由于題目中未指定時(shí)間t，標(biāo)準(zhǔn)的高斯模型表達(dá)式包含時(shí)間t。若嚴(yán)格按題目條件，且假設(shè)擴(kuò)散主要在水平方向x上，垂直方向混合迅速達(dá)到混合層高度H，可簡(jiǎn)化為：C(x)=(Q/(2πDH))*exp(-x2/(4DH))。但更嚴(yán)格的推導(dǎo)應(yīng)保留時(shí)間t。更通用的無(wú)因次形式為：C/C?=exp(-(x2/2σx2+H2/2σy2))，其中σx和σy是x和y方向的擴(kuò)散參數(shù)，與√t成正比?？紤]到題目?jī)H要求推導(dǎo)表達(dá)式，可采用包含時(shí)間t的高斯模型標(biāo)準(zhǔn)形式，并簡(jiǎn)化垂直方向的影響：C(x,t)=(Q/(4πDx√(4πDt)))*exp(-x2/(4Dxt))。但為符合題目條件，且忽略復(fù)雜化，使用標(biāo)準(zhǔn)形式并考慮混合層影響可能更合適：C(x)=(Q/(2πDX√t))*exp(-H2/(4Dx))。（注：標(biāo)準(zhǔn)高斯模型包含時(shí)間t，嚴(yán)格推導(dǎo)需更復(fù)雜，此處提供基于題設(shè)的簡(jiǎn)化推導(dǎo)思路，實(shí)際考試可能要求更精確形式）六、案例分析題該有機(jī)物泄漏對(duì)木衛(wèi)二潛在生命的長(zhǎng)期影響具有不確定性，但存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。有機(jī)物是生命的基本組成部分，其存在本身并不直接等于生命存在，但持續(xù)釋放可能改變局部環(huán)境的化學(xué)背景。如果這些有機(jī)物能夠進(jìn)入木衛(wèi)二海洋并與潛在生命物質(zhì)發(fā)生相互作用，可能通