2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——太陽(yáng)系行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.根據(jù)地震學(xué)數(shù)據(jù)，地球內(nèi)部存在一個(gè)不能被S波穿透的球狀區(qū)域，其主要成分被認(rèn)為是液態(tài)。該區(qū)域被稱為：A.地幔B.外核C.內(nèi)核D.軟流圈2.與地球相比，木星缺乏明顯地幔對(duì)流的主要原因是：A.木星缺乏固體表面B.木星內(nèi)部放射性元素含量極低C.木星核心溫度過(guò)高D.木星的自轉(zhuǎn)速度過(guò)快3.行星的重力異常主要反映了其內(nèi)部：A.旋轉(zhuǎn)速度的差異B.大氣密度的分布C.質(zhì)量分布的不均勻性D.表面形態(tài)的起伏4.“火星年”的長(zhǎng)度（即火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間）大約是：A.365個(gè)地球日B.668個(gè)地球日C.4330個(gè)地球日D.1047個(gè)地球日5.下列哪種行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究主要依賴于對(duì)行星磁場(chǎng)性質(zhì)的解析？A.地球B.金星C.火星D.木星6.探測(cè)器發(fā)現(xiàn)在木星核心之外存在一個(gè)廣闊的、具有導(dǎo)電性的區(qū)域，其主要成分最可能是：A.液態(tài)硅酸鹽B.液態(tài)金屬氫C.固態(tài)冰D.氣態(tài)氫和氦7.行星的熱流主要來(lái)源于：A.太陽(yáng)輻射的吸收B.行星內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量C.行星與衛(wèi)星之間的潮汐摩擦D.行星形成時(shí)的初始動(dòng)能8.下列哪個(gè)天體通常被認(rèn)為是研究太陽(yáng)系早期物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的天然實(shí)驗(yàn)室？A.地球B.木星C.小行星D.土星環(huán)9.隕石，特別是球粒隕石，對(duì)于理解早期太陽(yáng)系行星（包括地球）的初始成分具有重要價(jià)值，因?yàn)樗鼈儽徽J(rèn)為是：A.行星碎片B.形成行星的原始物質(zhì)殘留C.小行星的表面巖石D.彗星塵埃的沉積物10.InSight著陸器在火星上的主要科學(xué)目標(biāo)之一是使用地震儀（SEIS）研究火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其核心目的是：A.探測(cè)火星地下水的存在B.精確測(cè)量火星的質(zhì)量C.探究火星核心的大小和狀態(tài)D.監(jiān)測(cè)火星大氣電離層活動(dòng)二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上。）1.地震學(xué)研究表明，地球內(nèi)部存在一個(gè)不連續(xù)面，即______，它標(biāo)志著固態(tài)地幔與液態(tài)外核的界限。2.行星內(nèi)部的______層是固態(tài)的，通常由硅酸鹽巖石組成，直接覆蓋在行星表面。3.通過(guò)分析______波的傳播路徑和速度變化，科學(xué)家能夠推斷行星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)性質(zhì)。4.行星的質(zhì)量與其內(nèi)部______的分布密切相關(guān)，而重力測(cè)量是揭示這種分布的重要手段。5.類地行星（如地球、火星）的______通常表現(xiàn)出明顯的層狀結(jié)構(gòu)，而氣態(tài)巨行星（如木星）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)則更為復(fù)雜和連續(xù)。6.行星的______是其內(nèi)部存在液態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)（如液態(tài)鐵鎳核心）的直接證據(jù)之一。7.放射性元素在行星內(nèi)部發(fā)生______時(shí)會(huì)釋放能量，這是行星（尤其是早期）內(nèi)部熱流的重要來(lái)源。8.利用______數(shù)據(jù)，可以推斷行星的自轉(zhuǎn)參數(shù)（如自轉(zhuǎn)周期和赤道隆起）及其對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。9.對(duì)于缺乏全球性磁場(chǎng)的行星（如金星、火星），其內(nèi)部可能缺乏一個(gè)足以驅(qū)動(dòng)全球磁場(chǎng)的______。10.除了地震學(xué)，______和______也是研究行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要補(bǔ)充手段，前者提供質(zhì)量分布信息，后者可探測(cè)內(nèi)部密度結(jié)構(gòu)。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述地震學(xué)方法在確定地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)層圈（地殼、地幔、地核）方面所起的作用。2.重力異常有幾種基本類型？簡(jiǎn)述正重力異常和負(fù)重力異常通常分別對(duì)應(yīng)什么內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。3.與類地行星相比，簡(jiǎn)述氣態(tài)巨行星（如木星）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)。4.為什么說(shuō)研究地球內(nèi)部的地震波速結(jié)構(gòu)對(duì)于理解板塊構(gòu)造和地幔對(duì)流活動(dòng)至關(guān)重要？四、論述題（每題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，全面、深入地回答下列問(wèn)題。）1.綜合說(shuō)明利用地震學(xué)、重力和磁場(chǎng)等多種探測(cè)手段，如何能夠更全面地推斷一個(gè)行星（例如火星）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型。2.探討行星內(nèi)部的熱演化對(duì)于行星地質(zhì)活動(dòng)（如火山噴發(fā)、板塊運(yùn)動(dòng)、山脈形成）和宜居性演化的關(guān)鍵作用。3.鑒于當(dāng)前技術(shù)限制，研究太陽(yáng)系外圍冰巨行星（如天王星、海王星）內(nèi)部結(jié)構(gòu)面臨著哪些主要挑戰(zhàn)？未來(lái)的探測(cè)任務(wù)可能采取哪些策略來(lái)克服這些挑戰(zhàn)？試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.D6.B7.B8.C9.B10.C二、填空題1.古登堡面2.巖石圈3.體4.密度5.結(jié)構(gòu)6.全球性7.衰變8.重力9.全球性液態(tài)核心10.遙感；地震學(xué)三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：地震波在地球內(nèi)部傳播速度發(fā)生變化，形成波速間斷面，這些間斷面（如莫霍面、古登堡面）標(biāo)志著不同圈層的邊界。通過(guò)分析P波和S波到達(dá)地表的時(shí)間、路徑、強(qiáng)度變化以及S波是否存在等現(xiàn)象，可以推斷出地球內(nèi)部不同圈層（地殼、地幔、外核、內(nèi)核）的深度、厚度、密度和物質(zhì)狀態(tài)。2.解析思路：重力異常是指行星實(shí)際重力加速度與其平均球形模型預(yù)測(cè)值之間的差值。正重力異常表示實(shí)際重力大于預(yù)測(cè)值，通常對(duì)應(yīng)內(nèi)部密度較高的區(qū)域，如地核、地幔中的高密度巖漿活動(dòng)區(qū)或地幔密度波。負(fù)重力異常表示實(shí)際重力小于預(yù)測(cè)值，通常對(duì)應(yīng)內(nèi)部密度較低的區(qū)域，如地幔中的低密度巖漿房、地幔部分熔融區(qū)或存在大型熔體庫(kù)的地方。3.解析思路：氣態(tài)巨行星（如木星）體積巨大，質(zhì)量主要由氫和氦組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)大致可分為厚厚的氣態(tài)包層、液態(tài)金屬氫層，再深處可能存在一個(gè)巖石核心。與類地行星相比，其內(nèi)部成分以輕元素氫氦為主，缺乏明顯的固態(tài)圈層邊界，內(nèi)部壓力和溫度極高，形成了液態(tài)金屬氫等特殊狀態(tài)物質(zhì)層。4.解析思路：地震波速是地球內(nèi)部物質(zhì)密度和彈性的反映。地幔內(nèi)部存在一系列地震波速間斷面（如410km,660km間斷面），標(biāo)志著不同地幔層的存在和物質(zhì)性質(zhì)的變化。這些結(jié)構(gòu)是地幔分層模型的基礎(chǔ)。波速的變化也與地幔對(duì)流活動(dòng)密切相關(guān)，例如高速的異常體可能代表密度較大的地幔柱，低速區(qū)可能代表部分熔融或塑性較強(qiáng)的區(qū)域。因此，研究地震波速結(jié)構(gòu)有助于識(shí)別地幔的橫向不均勻性，理解其對(duì)流模式和動(dòng)力學(xué)過(guò)程，從而揭示板塊構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和地球內(nèi)部的能量傳輸。四、論述題1.解析思路：推斷行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要綜合多種數(shù)據(jù)。地震學(xué)提供最直接的內(nèi)部“聲學(xué)”圖像，通過(guò)分析地震波的傳播時(shí)間和路徑可以確定內(nèi)部圈層邊界、物質(zhì)密度和彈性性質(zhì)。重力數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)量行星表面的引力異常，可以推斷內(nèi)部的質(zhì)量分布，識(shí)別高密度核心和低密度巖漿室等結(jié)構(gòu)。磁場(chǎng)數(shù)據(jù)（尤其是全球性磁場(chǎng)）是存在液態(tài)導(dǎo)電核心（如地球、木星）的重要證據(jù)，其磁場(chǎng)的強(qiáng)度、形態(tài)和偏心率可以提供關(guān)于核心大小、狀態(tài)和動(dòng)力學(xué)的信息。遙感數(shù)據(jù)（如雷達(dá)、光譜）可以提供關(guān)于行星表面地質(zhì)構(gòu)造、殼層厚度等信息，有助于理解地表與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。通過(guò)將這些來(lái)自不同探測(cè)手段的信息進(jìn)行融合和交叉驗(yàn)證，可以構(gòu)建出更全面、更可靠的行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型。2.解析思路：行星內(nèi)部的熱演化是其地質(zhì)活動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力。放射性元素（如鈾、釷、鉀）在行星內(nèi)部衰變產(chǎn)生熱量，是維持行星內(nèi)部溫度和驅(qū)動(dòng)地質(zhì)活動(dòng)的主要能源（尤其是早期）。內(nèi)部熱量會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)循環(huán)，如地幔對(duì)流，這是板塊構(gòu)造、火山噴發(fā)和造山運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。熱流從行星內(nèi)部向外輻射，影響著行星的表面溫度和大氣演化，對(duì)行星的宜居性至關(guān)重要。隨著放射性元素含量的減少和散熱，行星內(nèi)部逐漸冷卻，地質(zhì)活動(dòng)減弱甚至停止，導(dǎo)致行星進(jìn)入“死亡”階段。因此，行星的初始熱狀態(tài)、放射性元素豐度以及熱演化歷史深刻影響著其地質(zhì)演化和潛在的生命條件。3.解析思路：研究冰巨行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)面臨的主要挑戰(zhàn)包括：距離遙遠(yuǎn)，使得信號(hào)衰減嚴(yán)重，難以獲得高分辨率數(shù)據(jù)；冰巨行星大氣層濃厚且動(dòng)態(tài)變化劇烈，遮擋了內(nèi)部信息，給遙感探測(cè)（如雷達(dá)、重力）帶來(lái)困難；冰巨行星自轉(zhuǎn)速度快，導(dǎo)致明顯的赤道隆起，使得重力數(shù)據(jù)解釋復(fù)雜化；這些行星內(nèi)部可能缺乏全球性液態(tài)核心，或者核心被厚厚的