2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——行星科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題1.對(duì)于返回式火星探測(cè)器帶回的表層土壤樣品，常用的______和______儀器可以用于分析其礦物組成和化學(xué)元素分布。2.在研究木星大紅斑的成分和動(dòng)態(tài)時(shí)，科學(xué)家除了依賴(lài)空間望遠(yuǎn)鏡的光譜觀測(cè)，也利用地球上的______技術(shù)來(lái)模擬其可能的化學(xué)環(huán)境。3.為了獲得行星表面微區(qū)的精細(xì)結(jié)構(gòu)信息，掃描電鏡（SEM）通常需要配合______進(jìn)行能譜分析（EDS），以確定樣品的元素組成。4.行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)力是探測(cè)器在遙遠(yuǎn)行星上采集的樣品需要更______的原位分析技術(shù)來(lái)提供即時(shí)信息。5.評(píng)估一批新的行星光譜儀采購(gòu)方案時(shí)，除了技術(shù)指標(biāo)，如光譜分辨率和波長(zhǎng)范圍，______和預(yù)期的科研產(chǎn)出是決定性因素。6.將多個(gè)不同功能的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)和共享平臺(tái)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通和協(xié)同操作，這被稱(chēng)為_(kāi)_____。7.由于深空探測(cè)任務(wù)成本高昂，發(fā)展小型化、低功耗的行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，特別是適用于______任務(wù)的便攜式或可部署設(shè)備，成為重要的研究方向。8.設(shè)備的維護(hù)成本和操作人員的專(zhuān)業(yè)要求是決定實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新策略時(shí)必須考慮的關(guān)鍵______因素。9.人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中的應(yīng)用日益廣泛，例如在自動(dòng)識(shí)別顯微鏡圖像中的礦物顆粒，或優(yōu)化質(zhì)譜儀的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，其核心優(yōu)勢(shì)在于提高_(dá)_____和挖掘復(fù)雜數(shù)據(jù)中的模式。10.行星科學(xué)研究中，對(duì)樣品進(jìn)行高精度同位素分析是理解行星形成和演化歷史的重要手段，這通常需要高度靈敏和精確的______設(shè)備。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述推動(dòng)行星科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行更新的主要技術(shù)因素和科學(xué)需求。2.比較購(gòu)置一套全新的高分辨率透射電鏡與對(duì)現(xiàn)有舊型號(hào)透射電鏡進(jìn)行重大升級(jí)改造，各自的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？3.在選擇用于分析返回式月球樣品的設(shè)備時(shí)，需要考慮哪些關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)？為什么？4.解釋什么是“實(shí)驗(yàn)室設(shè)備共享平臺(tái)”，建立這樣的平臺(tái)對(duì)行星科學(xué)研究有何重要意義？5.設(shè)備的“小型化”和“智能化”趨勢(shì)對(duì)未來(lái)的行星科學(xué)研究將帶來(lái)哪些潛在的改變和機(jī)遇？三、論述題1.結(jié)合具體實(shí)例，論述實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新對(duì)行星科學(xué)研究方向轉(zhuǎn)變可能產(chǎn)生的影響。2.假設(shè)你所在大學(xué)行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室希望更新其行星遙感數(shù)據(jù)分析能力，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)備更新的初步策略，包括需要引入的關(guān)鍵設(shè)備類(lèi)型、選擇依據(jù)、預(yù)算考慮（可簡(jiǎn)述）、以及預(yù)期的科學(xué)目標(biāo)。并簡(jiǎn)述在實(shí)施過(guò)程中可能遇到的主要挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)思路。3.隨著對(duì)系外行星研究的深入，未來(lái)行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室可能需要哪些目前尚不存在或處于早期發(fā)展階段的新型設(shè)備？對(duì)這些設(shè)備的性能和功能提出你的設(shè)想，并說(shuō)明其對(duì)于探索地外生命或行星宜居性等科學(xué)問(wèn)題的必要性。試卷答案一、填空題1.X射線(xiàn)衍射儀；能譜儀2.氣體激光化學(xué)熱解3.能量色散X射線(xiàn)譜儀4.原位5.成本效益6.實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（或類(lèi)似表述）7.野外現(xiàn)場(chǎng)8.經(jīng)濟(jì)9.效率10.質(zhì)譜儀二、簡(jiǎn)答題1.解析思路：從技術(shù)和科學(xué)兩個(gè)維度分析。技術(shù)因素可包括傳感器技術(shù)、計(jì)算能力、新材料、人工智能等進(jìn)步，使得更高精度、更高效率、更智能化的設(shè)備成為可能?？茖W(xué)需求則可包括對(duì)更遠(yuǎn)行星（如系外行星）的原位分析需求、對(duì)更復(fù)雜樣品（如有機(jī)物、水冰）的分析需求、對(duì)地外生命探索的需求等，現(xiàn)有設(shè)備難以滿(mǎn)足這些新需求。2.解析思路：對(duì)比兩種方案的優(yōu)劣。購(gòu)置新設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是性能最先進(jìn)，技術(shù)最可靠，通常有較長(zhǎng)的保修期和更好的兼容性。缺點(diǎn)是初始投資巨大，可能產(chǎn)生閑置風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)操作人員技能要求可能更高。升級(jí)改造的優(yōu)點(diǎn)是初始成本相對(duì)較低，可以利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和部分人員，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要求可能降低。缺點(diǎn)是可能無(wú)法達(dá)到最前沿的性能，技術(shù)壽命有限，如果改造不成功可能導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢，且可能存在技術(shù)瓶頸。3.解析思路：分析分析返回式月球樣品需要的關(guān)鍵參數(shù)。主要包括樣品類(lèi)型（巖石、土壤、塵埃）對(duì)應(yīng)的成分分析能力（如XRD、SEM-EDS、質(zhì)譜）、對(duì)微區(qū)（亞微米級(jí)）分析的能力（如TEM、掃描探針）、對(duì)特定元素或同位素的高靈敏度檢測(cè)能力（如質(zhì)譜儀、同位素質(zhì)譜儀）、以及真空兼容性等。需要這些參數(shù)是因?yàn)樵虑驑悠烦煞謴?fù)雜多樣，研究目標(biāo)多樣（地質(zhì)構(gòu)造、形成歷史、火山活動(dòng)、水冰分布、資源評(píng)估等），要求設(shè)備具備相應(yīng)的探測(cè)和分析能力。4.解析思路：解釋設(shè)備共享平臺(tái)的概念及其意義。概念上，它是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，將不同地理位置、不同機(jī)構(gòu)擁有的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資源進(jìn)行整合，提供在線(xiàn)預(yù)約、數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程指導(dǎo)等服務(wù)。意義在于：提高設(shè)備利用率，減少重復(fù)投資；促進(jìn)跨機(jī)構(gòu)、跨學(xué)科的合作研究；為偏遠(yuǎn)地區(qū)或小型實(shí)驗(yàn)室提供使用先進(jìn)設(shè)備的機(jī)會(huì)；加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)進(jìn)程。5.解析思路：分析小型化和智能化帶來(lái)的改變和機(jī)遇。小型化使得設(shè)備更易于運(yùn)輸、部署到野外現(xiàn)場(chǎng)或空間探測(cè)器上，進(jìn)行原位和現(xiàn)場(chǎng)分析，獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，降低任務(wù)成本。智能化則通過(guò)AI算法輔助數(shù)據(jù)解析，提高自動(dòng)化水平，優(yōu)化操作流程，增強(qiáng)設(shè)備的自主決策能力，處理更復(fù)雜的數(shù)據(jù)，甚至實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能操控。三、論述題1.解析思路：從設(shè)備能力決定研究可能性的角度論述。例如，更高分辨率的成像設(shè)備使得觀察微觀結(jié)構(gòu)和精細(xì)過(guò)程成為可能，從而催生了對(duì)行星表面精細(xì)形貌、礦物微觀異質(zhì)性、生命微觀形態(tài)等新問(wèn)題的研究；更高靈敏度、更廣譜段的光譜設(shè)備使得探測(cè)弱信號(hào)、分析復(fù)雜化學(xué)組分成為可能，從而推動(dòng)了行星大氣成分、化學(xué)演化、潛在生命跡象探測(cè)等方向的發(fā)展；原位分析設(shè)備的引入使得在行星表面直接進(jìn)行成分分析成為可能，極大地改變了我們對(duì)行星表層物質(zhì)循環(huán)、地質(zhì)活動(dòng)、生命起源等問(wèn)題的研究范式。具體實(shí)例可結(jié)合當(dāng)前熱門(mén)的設(shè)備（如詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡、各種先進(jìn)的質(zhì)譜儀、顯微鏡等）及其支持的研究方向進(jìn)行闡述。2.解析思路：設(shè)計(jì)更新策略需包含要素：目標(biāo)明確（提升哪方面的分析能力）、方案具體（設(shè)備類(lèi)型、品牌型號(hào)可舉例但不必過(guò)細(xì)）、依據(jù)充分（結(jié)合當(dāng)前研究短板和前沿技術(shù)）、預(yù)算合理（簡(jiǎn)述大致量級(jí)和來(lái)源）、目標(biāo)導(dǎo)向（預(yù)期解決什么科學(xué)問(wèn)題）。挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)：主要挑戰(zhàn)可能包括預(yù)算限制、技術(shù)選型風(fēng)險(xiǎn)、人員培訓(xùn)需求、設(shè)備兼容性與集成問(wèn)題、以及設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本增加等。應(yīng)對(duì)思路可包括多方案比選、爭(zhēng)取多方資金支持、分階段實(shí)施、加強(qiáng)人員培訓(xùn)與交流、建立完善的運(yùn)維機(jī)制、優(yōu)先保障核心能力提升等。3.解析思路：設(shè)想新型設(shè)備需結(jié)合未來(lái)研究熱點(diǎn)。例如，針對(duì)系外行星大氣成分探測(cè)，可能需要極高分辨率、覆蓋更寬紅外/紫外波段、具備高信噪比的光譜儀，甚至結(jié)合coronagraph或天體遮擋技術(shù)進(jìn)行直接成像光譜。針對(duì)原位生命探測(cè)，可能需要能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)有機(jī)物提取、富集、高分子的結(jié)構(gòu)表征、甚至簡(jiǎn)單代謝活動(dòng)檢測(cè)的集成化分析