2025年大學《行星科學》專業(yè)題庫——行星天體撞擊事件及后果考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)。）1.關(guān)于地球與月球形成的大碰撞假說，以下哪項描述是正確的？A.月球是由地球物質(zhì)分裂出去形成的。B.撞擊發(fā)生在太陽系形成初期，撞擊體是一個與地球大小相當?shù)奶祗w。C.撞擊導致地球完全被熔融。D.該假說認為月球物質(zhì)主要來源于火星。2.在行星科學中，"撞擊坑尺度調(diào)節(jié)指數(shù)"（Sscaleparameter）主要用于區(qū)分哪種類型的撞擊坑？A.由不同大小天體形成的撞擊坑。B.具有不同熔融程度的地幔的撞擊坑。C.不同年齡的撞擊坑。D.不同地質(zhì)背景（如水圈、冰圈）上的撞擊坑。3.形成月海的主要地質(zhì)過程是？A.持續(xù)的火山噴發(fā)活動。B.大規(guī)模的水體沉積作用。C.撞擊事件引發(fā)的全球熔融和后續(xù)的玄武巖噴發(fā)。D.外星體對月表水冰的長期侵蝕。4.復合型撞擊坑與簡單型撞擊坑的主要區(qū)別在于？A.形成的撞擊天體大小不同。B.撞擊角度不同。C.是否存在中央峰和輻射紋結(jié)構(gòu)。D.撞擊坑的深度不同。5.下列哪種地質(zhì)現(xiàn)象是大型撞擊事件可能引發(fā)的？A.板塊構(gòu)造運動。B.短暫全球性暗霜。C.地球磁場的永久反轉(zhuǎn)。D.大規(guī)模造山運動。6.稀有氣體同位素（如氬-40）分析在識別過去撞擊事件中起什么作用？A.直接測量撞擊瞬間的溫度。B.估算撞擊天體的化學成分。C.通過地幔中繼承體的同位素組成，推斷撞擊事件發(fā)生的時間和規(guī)模。D.量化撞擊產(chǎn)生的能量。7.撞擊蒸汽震（ImpactVaporCloud）的主要成分通常是？A.水蒸氣。B.氮氣和氧氣。C.硅酸鹽熔融體。D.持久性固體塵埃。8.希克蘇魯伯隕石坑（ChicxulubCrater）與哪次地球歷史上的生物大滅絕事件密切相關(guān)？A.二疊紀-三疊紀滅絕事件。B.三疊紀-侏羅紀滅絕事件。C.白堊紀-古近紀滅絕事件（恐龍滅絕）。D.古近紀-新近紀滅絕事件。9.彗星撞擊與巖石質(zhì)小行星撞擊相比，其主要特點可能在于？A.撞擊能量通常更大。B.撞擊后更容易形成中央峰。C.撞擊事件產(chǎn)生的塵埃成分更復雜，可能含有更多有機物。D.撞擊坑的邊緣通常更平滑。10.現(xiàn)代天文學技術(shù)在進行行星際撞擊預警時，主要依賴什么手段？A.探測近地小行星的光譜特征。B.精確測量小行星的軌道參數(shù)并進行預測。C.對潛在撞擊目標進行高分辨率成像。D.分析小行星的引力場變化。二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上。）1.行星表面的________是由隕石、彗星或行星際塵埃等天體與行星表面發(fā)生碰撞形成的凹坑。2.撞擊事件的能量主要轉(zhuǎn)化為________能、熱能和________能。3.撞擊坑的________結(jié)構(gòu)，如中央峰和輻射紋，是撞擊能量瞬間釋放和巖石圈變形的直接證據(jù)。4.撞擊可在行星內(nèi)部產(chǎn)生巨大的________，可能引發(fā)地幔對流甚至________的部分熔融。5.大型撞擊事件向大氣中注入大量________和塵埃，可能遮蔽陽光，導致全球性氣溫驟降，即所謂的________效應。6.月球上的________海是早期頻繁撞擊事件的產(chǎn)物，其形成與大規(guī)模的________噴發(fā)有關(guān)。7.通過分析________中繼承體的年齡譜，科學家可以重建行星受到撞擊的時間序列。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述簡單型撞擊坑和復合型撞擊坑的形成機制和主要特征的區(qū)別。2.解釋什么是蒸汽震，及其對行星表面和早期大氣可能產(chǎn)生的影響。3.簡述撞擊事件如何能夠改變行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。4.為什么說研究月球撞擊歷史對于理解整個太陽系早期撞擊背景具有重要意義？四、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合所學知識，深入闡述下列問題。）1.詳細論述大碰撞假說如何解釋月球的形成，該假說有哪些主要證據(jù)支持？2.分析撞擊事件對火星表面地貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和潛在宜居性演化的多方面影響。3.結(jié)合實例，討論撞擊事件記錄（如撞擊坑、地幔柱、特殊礦物）的識別方法及其在行星科學研究中的作用。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.B6.C7.A8.C9.C10.B二、填空題1.撞擊坑2.動能；內(nèi)能3.形態(tài)；地幔4.熔融；地核5.氣體；撞擊冬天6.月海；玄武巖7.繼承體三、簡答題1.簡單型撞擊坑：通常直徑小于幾十公里，撞擊能量相對較低，坑壁較陡峭，無或只有簡單的中央峰，形態(tài)相對簡單，通常沒有明顯的輻射紋。形成機制：小型天體低速或中等速度斜向撞擊。復合型撞擊坑：通常直徑大于幾十至幾百公里，撞擊能量巨大，坑壁坡度較緩，具有明顯的中央峰和復雜的輻射紋，坑底可能存在次生撞擊坑或熔融巖。形成機制：大型天體高速撞擊，或多個小型天體連續(xù)撞擊，導致行星物質(zhì)被拋射到很高高度再落回，形成劇烈的全球性壓力波和熔融。2.蒸汽震：大型撞擊事件將大量行星物質(zhì)（巖石、土壤）熔化并拋射到高空，隨后迅速冷卻、汽化形成的一個巨大的、以水蒸氣為主的氣團。影響：對行星表面，蒸汽震的膨脹和降落可能產(chǎn)生巨大的風暴和壓力變化；對早期大氣，可能短時間內(nèi)大幅增加大氣密度和成分，甚至形成短暫的大氣層；對生命，如果發(fā)生在有原始生命的行星表面，可能造成極端環(huán)境壓力和溫度變化，對生命構(gòu)成威脅。3.撞擊如何改變行星內(nèi)部：產(chǎn)生巨大內(nèi)能：撞擊動能大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使行星表層甚至深部物質(zhì)瞬間熔融或部分熔融。形成熔融體：地殼和地幔的部分巖石被熔化，形成不同深度的熔融層。引發(fā)地幔對流：不均勻的熔融和冷卻過程可以驅(qū)動強烈的地幔對流，改變行星內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)。產(chǎn)生高壓：撞擊產(chǎn)生的局部極端壓力可能導致巖石相變或形成特殊的高壓礦物相。觸發(fā)地核部分熔融：對于大型或深層撞擊，產(chǎn)生的巨大熱量和壓力可能足以觸發(fā)地核（如果存在）的部分熔融，改變地核的組成和動力學狀態(tài)。4.月球撞擊歷史的重要性：記錄太陽系早期撞擊環(huán)境：月球自形成以來經(jīng)歷了密集的早期大碰撞，其表面的撞擊坑記錄了那個時期的撞擊率。由于月球缺乏活躍的水圈和風化作用，記錄保存相對完好。對比地球記錄：研究月球的撞擊歷史，可以與地球的撞擊記錄（常被水圈和地質(zhì)活動破壞）進行對比，幫助理解地球早期可能經(jīng)歷的撞擊情況。行星形成模型驗證：月球撞擊坑的大小、數(shù)量和分布可以為行星形成和早期演化模型提供重要約束和驗證。太陽系天體演化研究：月球作為一個天然實驗室，其撞擊歷史與太陽系其他天體（如火星、水衛(wèi)一）的演化過程有共通之處，研究月球有助于推斷這些天體的演化路徑。四、論述題1.大碰撞假說解釋月球形成及證據(jù)：假說內(nèi)容：該假說認為，約45億年前，一個火星大小的原行星（稱為“忒伊亞”，Theia）與早期地球發(fā)生斜向碰撞。碰撞產(chǎn)生了大量的碎片，這些碎片被拋入圍繞地球的軌道，隨后逐漸吸積形成了月球。主要證據(jù)：1.月球的組成：通過對月球巖石（主要是月壤和月巖）的化學成分分析，發(fā)現(xiàn)月球的整體組成與地球地幔非常相似，但缺乏一個像地球那樣大的鐵核，且鉀-氬、鈾-鉛等放射性同位素系統(tǒng)年齡譜顯示月球形成時間相對集中，這與碰撞后快速吸積形成一致。2.地球-月球系統(tǒng)的角動量：地球自轉(zhuǎn)與月球公轉(zhuǎn)構(gòu)成的角動量矩非常巨大（約等于地球自轉(zhuǎn)角動量），這與一次大型碰撞產(chǎn)生的角動量非常吻合。3.地球與月球的質(zhì)量比：地球與月球的質(zhì)量比（約81:1）與太陽系其他行星與其衛(wèi)星的質(zhì)量比相比異常高，這也是大碰撞假說能夠解釋的一個特征。4.氧同位素比率：地球和月球巖石中的氧同位素比率幾乎完全相同，這表明它們起源于同一片原始星云物質(zhì)，支持了共同起源的觀點，而大碰撞是形成這種同源性的最合理解釋。2.撞擊事件對火星的影響：表面地貌塑造：火星表面約一半被撞擊坑覆蓋，顯示其早期經(jīng)歷了密集的撞擊。大型撞擊坑（如希阿帕特里撞擊坑、水手谷）不僅改變了地貌，其引發(fā)的地震和熔融也深刻影響了行星內(nèi)部。水手谷等谷系，雖然傳統(tǒng)上認為與火山活動有關(guān)，但也有觀點認為其形成與大型撞擊的應力釋放有關(guān)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造：大型撞擊產(chǎn)生了巨大的熱量，可能導致火星地幔的部分熔融，形成了可能存在的熔融地幔柱，甚至可能觸發(fā)了火星早期地核的形成或演化。持續(xù)的撞擊也可能導致火星內(nèi)部物質(zhì)成分和分布的變化。大氣演化影響：撞擊持續(xù)不斷地向火星大氣注入塵埃和氣體，可能影響大氣密度和成分，尤其早期可能對火星大氣層的維持和演化起到了重要作用。撞擊事件引發(fā)的“撞擊冬天”也可能周期性地影響火星表面的溫度和液態(tài)水的存在。宜居性影響：大型撞擊，特別是那些能夠噴射物質(zhì)到太空的撞擊，可能對火星表面的生命（如果曾經(jīng)存在）造成毀滅性打擊。但另一方面，撞擊也可能將有機物或生命前體物質(zhì)帶到火星表面。研究撞擊頻率和強度對于評估火星的長期宜居性至關(guān)重要。3.撞擊事件記錄的識別方法及其作用：識別方法：1.撞擊坑形態(tài)學：通過遙感觀測（如衛(wèi)星圖像）識別不同大小、形狀、年齡的撞擊坑，特別是具有中央峰、輻射紋、多層結(jié)構(gòu)等特征的坑?？拥拿芏群头植伎梢苑从匙矒袈省?.地質(zhì)記錄分析：在行星表面（如月球、火星、地球）尋找與撞擊相關(guān)的地質(zhì)特征，如地幔柱（如月球上的卡比托利尼山脈）、特殊的熔融巖石（如球粒隕石、玻璃隕石）、稀有氣體同位素異常（如氬-40富集），這些可以指示撞擊事件的發(fā)生。3.次生撞擊坑識別：大型撞擊拋射的物質(zhì)在行星另一側(cè)或周圍區(qū)域降落形成的次生撞擊坑群，可以作為大型撞擊事件發(fā)生的證據(jù)。4.軌道測量與模擬：通過精確測量近地小行星或其他潛在撞擊體的軌道，結(jié)合數(shù)值模擬，可以預測未來可能的撞擊事件。作用：1.重建行星撞擊歷史：通過識別和定年撞擊坑，可以構(gòu)建行星在漫長歷史時期內(nèi)的撞擊事件序列，了解撞擊率隨時間的變化。2.研究行星形成與演化