2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星塵埃環(huán)境對生態(tài)系統(tǒng)的影響考試時間：______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入括號內(nèi)）1.以下哪種過程不是地表物質(zhì)形成行星塵埃的主要來源？A.風(fēng)力侵蝕B.火山噴發(fā)C.河流沖刷D.宇宙射線轟擊2.對行星表面溫度產(chǎn)生顯著冷卻效應(yīng)的塵埃成分通常是？A.高反射率的硫化物B.吸收性強的黑色硅酸鹽C.水冰顆粒D.大尺寸的火山玻璃3.行星塵埃在大氣中主要通過哪種方式最終沉積到地表？A.化學(xué)反應(yīng)沉淀B.靜電吸引沉降C.大氣環(huán)流輸送D.降水過程攜帶4.在火星環(huán)境中，塵埃富含的哪種元素對于潛在的生命活動可能具有重要意義？A.鈉(Na)B.碘(I)C.磷(P)D.鈷(Co)5.行星塵埃覆蓋地表，最直接地對生物生理活動產(chǎn)生的影響是？A.改變營養(yǎng)吸收方式B.增強紫外線輻射穿透C.阻擋光合作用所需的光能D.直接改變生物遺傳密碼6.導(dǎo)致火星出現(xiàn)大規(guī)模、長期全球性塵暴的主要動力因素是？A.南北半球季節(jié)性風(fēng)帶轉(zhuǎn)換B.火星全球性溫室效應(yīng)增強C.地下冰層大規(guī)模融化D.火星極地旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定7.塵埃顆粒在行星大氣中散射和吸收太陽輻射，從而對行星能量平衡產(chǎn)生影響的現(xiàn)象稱為？A.塵埃沉降效應(yīng)B.塵埃熱慣性效應(yīng)C.塵埃輻射強迫效應(yīng)D.塵埃化學(xué)催化效應(yīng)8.在極端干旱的行星環(huán)境中，地表積累的塵埃層可能為微生物提供哪種生存環(huán)境？A.完全隔絕的厭氧環(huán)境B.具有液態(tài)水膜或凍土層的微環(huán)境C.直接暴露于高能輻射的環(huán)境D.完全缺乏營養(yǎng)物質(zhì)的貧瘠環(huán)境9.與地球土壤形成過程相比，行星塵埃在形成“土壤”或類似表生層（regolith）過程中，主要貢獻的是？A.有機質(zhì)輸入B.生物活動改造C.巖石風(fēng)化產(chǎn)物混合D.化學(xué)肥料成分10.研究土衛(wèi)二（Enceladus）南極羽流中塵埃成分對理解其潛在海洋生態(tài)系統(tǒng)演化的關(guān)鍵在于？A.塵埃是否含有復(fù)雜有機分子B.塵埃的絕對顆粒大小分布C.塵埃的來源是否為冰火山活動D.塵埃是否富含易揮發(fā)的揮發(fā)性成分二、填空題（每空1分，共10分。請將答案填入橫線內(nèi)）1.行星塵埃的化學(xué)成分不僅來自地表，也可能包括__________來源的物質(zhì)。2.塵埃對行星大氣的成分，特別是__________和水汽含量，可能產(chǎn)生長期影響。3.塵埃的物理遮蔽作用會改變行星表面的__________平衡。4.在水生環(huán)境中，沉降的塵?？梢愿淖兯w中的__________和營養(yǎng)鹽分布。5.長期覆蓋地表的塵埃層可以保護下方的巖石免受__________的直接侵蝕。6.塵埃顆粒的__________（顏色深淺）是影響其輻射forcing效應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)。7.微生物在行星塵埃顆粒表面或內(nèi)部形成的生物膜結(jié)構(gòu)，可能是一種重要的__________形式。8.火星全球塵暴期間，大氣中高濃度的塵埃會顯著__________到達地表的太陽輻射強度。9.塵埃作為微量元素（如__________、鐵）的載體，是行星表面生態(tài)系統(tǒng)重要的營養(yǎng)來源之一。10.評估行星塵埃對生態(tài)系統(tǒng)影響時，必須考慮其__________（空間分布）和時間變化規(guī)律。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述火山噴發(fā)如何為行星表面提供塵埃，并舉例說明其對大氣環(huán)境可能帶來的短期和長期改變。2.描述行星塵埃對水生生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的兩種正面影響。3.解釋“塵埃窒息”（dustburial）對土壤生態(tài)系統(tǒng)或類似表生層中生命可能造成的挑戰(zhàn)。4.比較火星和水衛(wèi)二（土衛(wèi)二）塵埃環(huán)境在對其潛在生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響方面的主要異同點。四、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入分析和闡述下列問題）1.綜合論述行星塵埃的物理效應(yīng)（如遮蔽、溫度調(diào)節(jié)）和化學(xué)效應(yīng)（如元素輸入、改變pH）如何共同影響行星的表面環(huán)境，并舉例說明這些影響對潛在生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的復(fù)雜后果。2.假設(shè)我們探測到一顆與地球環(huán)境截然不同的系外行星，其大氣中存在高濃度的塵埃，且主要由某種未知的生物成因顆粒組成。請分析這種探測結(jié)果可能意味著什么？我們需要進行哪些方面的進一步研究來評估其潛在的生命跡象？3.探討塵埃環(huán)境（如火星表面、土衛(wèi)二冰殼下的液態(tài)水環(huán)境）如何可能塑造獨特的生命適應(yīng)策略和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。分析在這樣的極端環(huán)境中，生命活動可能面臨的主要限制因素及其應(yīng)對機制。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.D4.C5.C6.A7.C8.B9.C10.C二、填空題1.宇宙2.氣體成分3.能量4.堿度5.風(fēng)力6.反照率7.原位生存8.照射9.鐵10.空間分布三、簡答題1.答案：火山噴發(fā)通過拋射火山灰和氣體到大氣中形成塵埃。短期內(nèi)，大量塵埃可導(dǎo)致大氣渾濁，降低地表溫度（輻射強迫），改變降水模式；長期內(nèi)，塵埃可參與化學(xué)反應(yīng)，改變大氣成分，或最終沉積形成新的巖石圈物質(zhì)，改變地表形態(tài)和化學(xué)組成。解析思路：問題要求回答火山噴發(fā)提供塵埃的途徑及其對大氣環(huán)境的短期和長期影響。需包含兩個層面：一是塵埃的來源（火山物質(zhì)拋射）；二是其影響（大氣物理性質(zhì)改變?nèi)缯诒巍⒔禍?，化學(xué)性質(zhì)改變，以及沉積后的地質(zhì)影響）。2.答案：塵?？蔀樗w帶來必需的營養(yǎng)元素（如磷、鐵），促進浮游植物等初級生產(chǎn)力的增長；某些塵埃成分（如火山玻璃）可能在特定條件下分解，釋放微量元素，成為微生物的營養(yǎng)來源。解析思路：問題要求列舉塵埃對水生生態(tài)的兩種正面影響。應(yīng)側(cè)重于塵埃的“物質(zhì)輸入”功能，從營養(yǎng)循環(huán)（提供營養(yǎng)鹽）和元素供給（提供微量元素）角度作答。3.答案：塵埃窒息是指厚層的塵埃沉積覆蓋地表，阻擋光線進入水體或土壤，導(dǎo)致光合作用無法進行；同時，覆蓋層也阻礙氣體交換，改變土壤/水體微環(huán)境（如缺氧），壓迫生物體，最終導(dǎo)致依賴光照或良好通氣的生物死亡或無法生存。解析思路：問題要求解釋塵埃窒息對生命的挑戰(zhàn)。核心在于塵埃的“物理覆蓋”作用，分析其對光照、氣體交換、生物體直接壓迫這三個方面的負面影響。4.答案：相同點：兩者環(huán)境均受塵埃顯著影響，塵埃是塑造表面環(huán)境和潛在生命的關(guān)鍵因素，且可能提供營養(yǎng)。不同點：火星塵埃主要來自風(fēng)化巖石和火山活動，成分偏礦物性，環(huán)境極度干旱寒冷，生命形式需極強的耐旱耐寒性；水衛(wèi)二塵埃主要來自冰火山活動，可能富含有機物和鹽類，其潛在海洋環(huán)境有液態(tài)水，生命可能面臨冰壓、鹽度和溫度波動等挑戰(zhàn)。解析思路：問題要求比較火星和水衛(wèi)二的塵埃環(huán)境及其生態(tài)影響異同。需從塵埃來源、成分、環(huán)境背景（溫度、濕度、有無液水）、潛在生命形式及面臨挑戰(zhàn)等多個維度進行對比。四、論述題1.答案：行星塵埃通過散射和吸收太陽輻射影響地表能量平衡，高反射率塵埃使地表變冷，低反射率塵埃（如黑色塵埃）使地表變暖。同時，塵埃作為載體可向大氣、水體、土壤輸入化學(xué)元素（如鐵、磷、鈉等）和化合物，改變大氣成分（如引入硫酸鹽）、水體化學(xué)性質(zhì)（如改變堿度、溶解氧）和土壤肥力。這些物理和化學(xué)效應(yīng)相互作用，共同塑造了行星表面環(huán)境。例如，火星的黑色塵埃層在白天吸收更多熱量，可能導(dǎo)致局部溫度升高和化學(xué)反應(yīng)加速，而沉降的塵埃則為地下可能存在的微生物提供了必需的鐵等營養(yǎng)元素，但也可能通過覆蓋和改變光照/濕度條件來限制生命活動。解析思路：問題要求綜合論述物理和化學(xué)效應(yīng)及其對生態(tài)的復(fù)雜后果。需先分別闡述物理效應(yīng)（輻射強迫）和化學(xué)效應(yīng)（元素輸入、改變化學(xué)性質(zhì)），然后重點在于分析這兩類效應(yīng)如何“共同影響”、“相互作用”，并舉例說明這種復(fù)雜影響對生態(tài)可能產(chǎn)生的正面或負面、直接或間接的效果。2.答案：探測到高濃度生物成因塵埃意味著該行星可能存在活躍的、能夠?qū)⒂袡C物固化為顆粒狀物質(zhì)的生物過程，這暗示了行星上存在或曾經(jīng)存在生命，且生命活動可能對行星大氣成分或表面過程產(chǎn)生了顯著影響。這種發(fā)現(xiàn)是系外生命探索中的重大線索。進一步的必要研究應(yīng)包括：利用光譜分析確定塵埃的具體化學(xué)成分和同位素組成，以確認其生物成因；探測大氣中與生命活動相關(guān)的氣體信號（如氧氣、甲烷的異常豐度）；嘗試分析塵埃顆粒的微觀結(jié)構(gòu)以尋找細胞結(jié)構(gòu)等生物標(biāo)志物；結(jié)合行星氣候模型評估這種塵埃分布的動力學(xué)機制及其對整個行星系統(tǒng)的可能影響。解析思路：問題要求分析探測結(jié)果的意義及后續(xù)研究方向。首先判斷探測結(jié)果的科學(xué)意義（生命存在的證據(jù)或線索），然后基于科學(xué)意義推導(dǎo)出需要驗證的關(guān)鍵問題（成分、同位素、大氣氣體、微觀結(jié)構(gòu)），最后提出實現(xiàn)這些目標(biāo)所需的觀測手段和研究領(lǐng)域（光譜、氣體探測、顯微分析、模型模擬）。3.答案：塵埃環(huán)境通過塑造極端物理化學(xué)條件（如強輻射、低液水活動、化學(xué)成分特殊）來驅(qū)動生命適應(yīng)性策略和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形成。主要限制因素包括：強烈的紫外線和宇宙輻射（需要有效的防護機制如透明胞外聚合物、地下或冰下生存）；極端溫度變化（需要耐溫或變溫適應(yīng)）；低或間歇性的液水供應(yīng)（依賴高效的水獲取和保存機制）；有限的營養(yǎng)來源（依賴塵埃輸入或極端環(huán)境下的特殊代謝途徑）；可能的高壓環(huán)境（如水衛(wèi)二冰殼下）。相應(yīng)的適應(yīng)策略和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能表現(xiàn)為：微生物形成厚層生物膜以抵御輻射和聚