2025年大學《行星科學》專業(yè)題庫——行星科學與地球科學的比較研究考試時間：______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.下列哪一項不是地球科學與行星科學在進行地質(zhì)年代測定時常用的共同方法？A.放射性同位素測年法B.化石記錄分析C.地磁極性reversals記錄對比D.隕石撞擊坑計數(shù)2.比較地球和金星的大氣，一個顯著且關(guān)鍵的差異是：A.兩者大氣主要成分都是氮氣B.金星大氣壓遠高于地球，主要由二氧化碳組成C.地球擁有液態(tài)水，而金星表面溫度過高D.兩者都有強烈的大氣環(huán)流系統(tǒng)3.地球板塊構(gòu)造與火星表面廣泛分布的裂谷和火山活動，在能量來源上最主要的區(qū)別在于：A.火星缺乏板塊邊界，而地球板塊邊界活躍B.地球內(nèi)部放射性元素衰變提供的熱能遠超火星C.地球存在全球性磁場驅(qū)動對流，而火星主要是局部熱異常驅(qū)動D.地球地殼較厚，火星地殼較薄4.關(guān)于行星表面液態(tài)水存在的條件，地球與火星最根本性的差異在于：A.是否有足夠厚度的巖石圈阻止熱量散失B.是否存在全球性磁場保護大氣層C.行星自轉(zhuǎn)速度和傾角導致的熱量分布模式D.表面平均溫度是否持續(xù)高于水的冰點5.在研究系外行星的大氣成分時，常借鑒地球科學中的：A.板塊構(gòu)造理論B.大氣環(huán)流模型C.地質(zhì)年代測定方法D.生物標志物探測技術(shù)6.下列哪項描述最能體現(xiàn)行星科學與地球科學交叉研究的特點？A.利用地球上的實驗室模擬火星表面的化學反應B.通過分析地球古代氣候記錄來反推太陽活動的歷史C.將地球的板塊構(gòu)造理論直接應用于解釋木星的衛(wèi)星伽利略號D.使用相同的望遠鏡觀測設(shè)備研究地球和火星的大氣現(xiàn)象7.比較地球和木星的大氣，一個重要區(qū)別是木星大氣中：A.水汽含量非常豐富B.氧氣和氮氣的比例與地球相近C.存在明顯的季節(jié)性變化和臺風結(jié)構(gòu)D.氫和氦是主要成分，且比例接近太陽豐度8.地球生物圈對行星環(huán)境（特別是大氣成分）產(chǎn)生顯著影響的過程，最常被引用的例子是：A.地質(zhì)作用導致大量二氧化碳釋放B.植物通過光合作用消耗大氣中的氧氣C.海洋板塊俯沖將有機碳深埋地下D.微生物活動分解巖石，釋放硅酸鹽9.在行星科學研究方法中，利用地球科學理論建立模型來解釋行星觀測現(xiàn)象，這種方法屬于：A.行星遙感探測B.行星實地采樣分析C.定量模型模擬D.歷史資料考證10.比較地球和金星，兩者在太陽系中的位置相似，但最終演化路徑差異巨大，這主要歸因于：A.行星形成時初始物質(zhì)組成的差異B.接收到的太陽輻射強度和光譜的差異C.行星內(nèi)部放射性元素豐度的顯著不同D.是否存在大型衛(wèi)星對行星系統(tǒng)的引力擾動二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.比較地球和火星的地質(zhì)活動，一個顯著差異是地球擁有______，而火星則以______和______為主。2.地球科學的______和水文學知識，對于理解火星上的水文特征和______的分布至關(guān)重要。3.在比較行星大氣時，需要關(guān)注的主要參數(shù)包括大氣成分、______、______和大氣環(huán)流特征。4.行星科學研究中，利用地球的______環(huán)境作為模擬平臺，來研究其他星球上的______過程是一種常見的交叉研究方法。5.比較地球和金星的大氣逃逸，需要考慮行星的______、大氣密度和成分以及______強度等因素。三、簡答題（每題8分，共24分）1.簡述地球板塊構(gòu)造與火星裂谷構(gòu)造在形成機制、活動規(guī)模和地貌表現(xiàn)方面的主要異同。2.比較地球和木星衛(wèi)星（如歐羅巴、木衛(wèi)二）上可能存在的地下海洋，在形成條件、能量來源和潛在生命可能性方面有哪些相似之處和不同之處？3.地球科學中的哪些概念或理論對于理解和預測系外行星的宜居性具有指導意義？請列舉至少三個并簡要說明。四、論述題（16分）論述地球科學在行星宜居性評估中的作用。請從行星大氣演化、表面液態(tài)水維持、行星地質(zhì)穩(wěn)定性以及生命起源和演化的角度，闡述地球科學的相關(guān)理論、觀測證據(jù)和研究方法如何幫助我們判斷其他行星是否具備或曾經(jīng)具備支持生命存在的條件。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.B5.D6.A7.D8.B9.C10.C二、填空題1.板塊構(gòu)造；火山活動；裂谷活動2.大氣科學；冰帽/冰川3.大氣壓強；溫度結(jié)構(gòu)；化學組成4.模擬；極端環(huán)境5.質(zhì)量與半徑（或逃逸速度）；太陽輻射（或恒星活動）三、簡答題1.異同點：*相同點：兩者都是行星內(nèi)部熱能（放射性元素衰變、殘留熱量等）驅(qū)動、與行星表面對流相關(guān)的構(gòu)造活動，都表現(xiàn)為地殼的破裂和拉伸。*不同點：*形成機制：地球板塊構(gòu)造由全球性的板塊相互碰撞、分離和俯沖驅(qū)動；火星裂谷構(gòu)造多為局部熱異常或拉伸應力導致的區(qū)域性斷裂。*活動規(guī)模與性質(zhì)：地球板塊構(gòu)造規(guī)模宏大，活動類型多樣（碰撞造山、大洋中脊、俯沖帶），持續(xù)活躍；火星裂谷構(gòu)造規(guī)模相對較小，多為簡單的張性斷裂，活動可能已減弱或停止。*地貌表現(xiàn)：地球板塊構(gòu)造形成了復雜多樣的地貌單元（山脈、海溝、洋中脊）；火星裂谷構(gòu)造常表現(xiàn)為延伸的谷地或地塹。2.相似之處：*形成條件：都需要存在足夠的質(zhì)量（形成行星引力）、內(nèi)部熱源（維持液態(tài)水）和外殼的隔熱作用（阻止水分蒸發(fā)）。*能量來源：都可能通過放射性元素衰變、潮汐加熱或來自母星的加熱來維持地下海洋的溫度。*潛在生命：如果存在合適的溫度、壓力和化學梯度，地下海洋都可能成為生命存在的潛在場所。*探測證據(jù)：都可以通過探測冰蓋下的液態(tài)水、地熱活動、地形特征（如皺褶山脈）等間接證據(jù)來推斷。*不同之處：*母體環(huán)境：地球和木星衛(wèi)星形成于不同的環(huán)境，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱狀態(tài)和化學組成存在差異（如木星引力潮汐加熱是歐羅巴、木衛(wèi)二內(nèi)部熱的主要來源）。*能量水平和穩(wěn)定性：木星衛(wèi)星的地下海洋能量可能更依賴于外部來源（潮汐加熱），其穩(wěn)定性和演化的時間尺度可能與地球內(nèi)部熱驅(qū)動的海洋不同。*物質(zhì)組成與化學環(huán)境：不同行星衛(wèi)星的地下海洋鹽度、化學成分可能存在顯著差異。*與表面的聯(lián)系：地球海洋與大氣直接聯(lián)系；木星衛(wèi)星的海洋可能被冰層完全隔離，或通過間歇性噴流（如木衛(wèi)二）與表面發(fā)生物質(zhì)交換。3.地球科學概念/理論及其對行星宜居性評估的意義：*大氣物理學與化學：幫助理解大氣層的形成、演化和組成變化（如地球大氧化事件），預測大氣對表面溫度的調(diào)節(jié)作用（溫室效應），評估大氣逃逸的機制，判斷大氣能否有效屏蔽宇宙射線和有害輻射，尋找生命相關(guān)的氣體標志物（如氧氣、甲烷的協(xié)同或反常組合）。*氣候?qū)W與海洋學：提供研究氣候系統(tǒng)反饋機制（如水循環(huán)、冰-鋁bedo反饋）、熱量分布和遷移模式的理論框架，幫助評估行星維持表面液態(tài)水的能力和穩(wěn)定性，預測極端氣候事件。*地質(zhì)學與行星科學：提供研究行星地質(zhì)演化、構(gòu)造活動、火山活動、隕石撞擊、行星內(nèi)部熱狀態(tài)和元素分布的理論與方法，幫助判斷行星地殼的穩(wěn)定性、板塊活動的可能性，評估元素周期表在行星中的分布，尋找生命起源所需的化學前體和能量來源。*水文學：幫助識別和評估行星表面和/或地下存在液態(tài)水的可能性、數(shù)量和穩(wěn)定性，研究水的循環(huán)過程，理解水對生命演化的作用。四、論述題（評分要點：需包含以下方面，闡述越深入、聯(lián)系越緊密，得分越高）*大氣演化：*地球早期大氣形成與火山釋放氣體有關(guān)，大氣演化受生物活動（光合作用產(chǎn)生氧氣，消耗甲烷等）顯著影響。*理解這些過程有助于推斷其他行星大氣成分變化的可能路徑，評估其是否具備或曾經(jīng)具備適合生命的大氣環(huán)境（如是否存在足夠的氮氣以“固定”氧氣，是否有過極端的大氣成分變化事件）。*地球大氣物理模型（如輻射傳輸模型）可用于模擬系外行星大氣成分，尋找生命跡象。*表面液態(tài)水維持：*地球科學通過研究氣候模型、水循環(huán)、板塊構(gòu)造（如造山運動影響全球氣候）、太陽輻射變化等，理解地球維持液態(tài)水的關(guān)鍵因素。*這些原理可用于評估其他行星軌道、自轉(zhuǎn)、大氣、內(nèi)部熱狀態(tài)等對其表面溫度和水分保持能力的影響，判斷其是否處于“宜居帶”以及液態(tài)水能否長期穩(wěn)定存在。*地球上極端環(huán)境（如熱泉噴口、冰川）下的生命研究，為探索火星等星球上可能存在的地下或被冰覆蓋的液態(tài)水環(huán)境中的生命提供了借鑒。*行星地質(zhì)穩(wěn)定性：*地球科學通過研究板塊構(gòu)造、火山活動、地震、隕石撞擊等地質(zhì)過程，評估行星地質(zhì)活動的活躍程度和長期穩(wěn)定性。*一個過于活躍或即將死亡的行星可能無法長期維持穩(wěn)定的環(huán)境（如液態(tài)水、適宜的大氣成分）。研究地球地質(zhì)演化歷史（如大滅絕事件）有助于理解地質(zhì)活動對生命演化的潛在影響。*評估其他行星的地質(zhì)穩(wěn)定性，需要考慮其質(zhì)量、半徑、內(nèi)部熱流、成分等，這對于判斷其長期宜居性至關(guān)重要。*生命起源和演化：*地球是已知唯一存在生命的星球，地球科學通過研究隕石上的有機物、地球早期生命的化