2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星穩(wěn)定性與巖石圈演化考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.以下哪個(gè)現(xiàn)象是開(kāi)普勒第三定律在行星軌道穩(wěn)定性分析中的直接體現(xiàn)？(A)行星軌道普遍呈橢圓形(B)行星公轉(zhuǎn)速度與其距離恒星的平方成反比(C)行星自轉(zhuǎn)軸存在進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象(D)行星系統(tǒng)內(nèi)存在軌道共振現(xiàn)象2.導(dǎo)致地球衛(wèi)星（如月球）實(shí)現(xiàn)潮汐鎖定的主要外部力是？(A)行星自身的引力(B)太陽(yáng)的輻射壓(C)潮汐摩擦力(D)行星內(nèi)部放射性元素衰變熱3.洛希極限主要描述的是？(A)行星形成過(guò)程中物質(zhì)聚集的速度(B)行星克服引力逃逸所需的速度(C)一個(gè)天體因另一個(gè)天體引力作用被撕裂的臨界距離(D)行星表面重力加速度的大小4.與金星相比，地球巖石圈板塊構(gòu)造活動(dòng)劇烈的主要原因是？(A)地球自轉(zhuǎn)速度更快(B)地球地幔對(duì)流更活躍(C)地球擁有更強(qiáng)的全球性磁場(chǎng)(D)地球表面液態(tài)水含量更高5.行星內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能，對(duì)行星早期巖石圈演化的主要影響是？(A)直接驅(qū)動(dòng)板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(B)加速巖石圈向地幔深部俯沖(C)導(dǎo)致行星快速失去原始熱量，加速冷卻(D)提供巖石圈冷卻的主要機(jī)制6.“行星軌道分道揚(yáng)鑣”理論主要解釋了？(A)行星自轉(zhuǎn)軸傾角的變化機(jī)制(B)行星之間軌道角動(dòng)量的交換和重新分布(C)行星形成后大氣層的逐漸損失過(guò)程(D)行星內(nèi)部地幔對(duì)流的模式變化7.以下哪種地質(zhì)現(xiàn)象是板塊構(gòu)造理論的重要證據(jù)？(A)全球范圍內(nèi)大陸海岸線的平行性(B)火山活動(dòng)與地震活動(dòng)主要分布在狹長(zhǎng)的帶狀區(qū)域(C)不同大陸之間存在吻合的地質(zhì)構(gòu)造(D)行星表面存在大規(guī)模的對(duì)稱環(huán)狀構(gòu)造8.潮汐加熱現(xiàn)象最顯著地出現(xiàn)在哪些天體上？(A)自轉(zhuǎn)速度極快的氣態(tài)巨行星(B)與母體行星距離適中、被持續(xù)潮汐作用的衛(wèi)星(C)距離其母恒星過(guò)近的行星(D)處于軌道共振狀態(tài)的行星系統(tǒng)成員9.比較類地行星（如地球、火星）和氣態(tài)巨行星（如木星、土星）的巖石圈，主要區(qū)別在于？(A)是否存在板塊構(gòu)造(B)巖石圈的厚度和剛度(C)巖石圈形成的初始條件(D)是否受到潮汐力的顯著影響10.行星從形成早期的高溫狀態(tài)逐漸冷卻下來(lái)，其巖石圈會(huì)經(jīng)歷怎樣的主要變化趨勢(shì)？(A)厚度不斷增加，剛度不斷減小(B)厚度不斷減小，剛度不斷增加(C)厚度先減小后增大，剛度變化不大(D)厚度和剛度都保持相對(duì)穩(wěn)定二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.行星圍繞其母恒星運(yùn)行的軌道穩(wěn)定性，不僅取決于軌道參數(shù)，還受到其他________行星引力的影響。2.潮汐力是由天體之間________引力隨距離變化而產(chǎn)生的附加力。3.當(dāng)一個(gè)天體接近另一個(gè)質(zhì)量巨大的天體時(shí)，若其距離小于某個(gè)臨界值（洛希極限），則可能被后者引力撕碎，此現(xiàn)象稱為_(kāi)_______。4.地球巖石圈被劃分為若干塊，它們?cè)谲浟魅ι溪?dú)立運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成了________構(gòu)造模式。5.行星內(nèi)部放射性元素衰變釋放的熱量，是驅(qū)動(dòng)行星早期________演化和維持內(nèi)部活動(dòng)的重要能量來(lái)源。6.行星的自轉(zhuǎn)速度過(guò)快或自轉(zhuǎn)軸傾角過(guò)大，都可能受到________力的影響，導(dǎo)致其自轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化。7.氣態(tài)巨行星如木星，其內(nèi)部強(qiáng)大的________作用，對(duì)其衛(wèi)星系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定起到了關(guān)鍵作用。8.通過(guò)對(duì)古代地磁極記錄的研究，科學(xué)家證實(shí)了大陸曾經(jīng)存在并發(fā)生過(guò)________的歷史事實(shí)。9.與地球巖石圈相比，金星巖石圈異常堅(jiān)硬且厚，導(dǎo)致其表面長(zhǎng)期缺乏________活動(dòng)。10.行星的巖石圈演化不僅受內(nèi)部熱演化控制，也與其外部環(huán)境如________和大氣成分密切相關(guān)。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)述潮汐力對(duì)行星自轉(zhuǎn)可能產(chǎn)生的主要影響。2.解釋什么是行星的“洛希極限”，并簡(jiǎn)述其地質(zhì)意義。3.列舉并簡(jiǎn)要說(shuō)明影響行星軌道穩(wěn)定性的主要因素。4.簡(jiǎn)述巖石圈冷卻對(duì)行星表面地質(zhì)活動(dòng)（如火山、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)）的影響機(jī)制。四、論述題（每題10分，共30分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，詳細(xì)闡述下列問(wèn)題）1.分析板塊構(gòu)造活動(dòng)與行星內(nèi)部熱演化之間的相互關(guān)系。2.結(jié)合具體行星案例（如地球、火星、金星），論述巖石圈演化對(duì)其表面環(huán)境和潛在生命演化的影響。3.探討潮汐作用在行星系統(tǒng)早期演化和成員天體長(zhǎng)期穩(wěn)定性中扮演的角色。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.B5.D6.B7.B8.B9.B10.B二、填空題1.其他2.相對(duì)3.洛希碎裂4.板塊5.熱演化6.潮汐7.引力8.大陸漂移9.板塊10.氣候三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：潮汐力會(huì)使得行星發(fā)生形變，產(chǎn)生潮汐bulge。這個(gè)bulge的位置會(huì)與行星的自轉(zhuǎn)位置發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)bulge被引力“拖拽”到面向或背向另一個(gè)天體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩，這個(gè)力矩會(huì)逐漸耗散行星的自轉(zhuǎn)能量。耗散的自轉(zhuǎn)能量一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分則通過(guò)改變行星的自轉(zhuǎn)角動(dòng)量來(lái)體現(xiàn)，例如使自轉(zhuǎn)速度減慢，或使自轉(zhuǎn)軸發(fā)生進(jìn)動(dòng)/章動(dòng)。對(duì)于被潮汐鎖定的天體，這個(gè)作用最終導(dǎo)致其自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期同步。答案要點(diǎn)：潮汐力引起形變和潮汐bulge；bulge與自轉(zhuǎn)位置相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生力矩；力矩耗散自轉(zhuǎn)能量（減慢自轉(zhuǎn)、改變自轉(zhuǎn)軸姿態(tài)）。2.解析思路：洛希極限是指當(dāng)天體靠近另一個(gè)質(zhì)量巨大的天體時(shí)，該天體表面某點(diǎn)所受的引力恰好等于該點(diǎn)因圍繞中心天體公轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力，即在該距離處，天體剛好可能不被引力撕裂。低于洛希極限，引力大于離心力，天體會(huì)被撕碎；高于洛希極限，離心力大于引力，天體可以保持整體。這個(gè)概念在行星科學(xué)中常用于判斷衛(wèi)星、小行星等是否會(huì)被其母體或鄰近大天體撕碎，以及解釋某些雙星系統(tǒng)的形態(tài)。答案要點(diǎn)：定義為引力等于離心力的臨界距離；低于此距離則可能被撕裂；高于此距離則保持整體；用于判斷天體穩(wěn)定性。3.解析思路：行星軌道穩(wěn)定性是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，受多種因素影響。主要因素包括：①軌道參數(shù)：半長(zhǎng)軸、偏心率、軌道傾角等。參數(shù)越接近圓形、越靠近主星且距離越近，越穩(wěn)定。②行星間引力：行星系統(tǒng)內(nèi)其他行星的引力攝動(dòng)會(huì)改變每個(gè)行星的軌道，可能導(dǎo)致軌道不穩(wěn)定甚至被拋出系統(tǒng)（軌道分道揚(yáng)鑣）。③中心天體質(zhì)量：中心天體質(zhì)量越大，其引力場(chǎng)越強(qiáng)，維持穩(wěn)定軌道的能力越強(qiáng)。④行星質(zhì)量：行星質(zhì)量過(guò)大也可能影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。⑤潮汐作用：潮汐力可以穩(wěn)定或破壞軌道，例如木星的引力通過(guò)潮汐作用穩(wěn)定了其許多衛(wèi)星。⑥初始形成條件：系統(tǒng)形成的混沌階段可能導(dǎo)致軌道混亂和不穩(wěn)定。答案要點(diǎn)：軌道參數(shù)（形狀、距離）；行星間引力攝動(dòng)；中心天體和行星自身質(zhì)量；潮汐作用；初始形成條件。4.解析思路：行星巖石圈是行星固體表面的主要組成部分，其演化與行星內(nèi)部的熱狀態(tài)密切相關(guān)。巖石圈冷卻是指行星內(nèi)部熱量（來(lái)自放射性元素衰變和形成時(shí)的殘余熱量）通過(guò)傳導(dǎo)等方式散失到外部空間的過(guò)程。冷卻過(guò)程會(huì)導(dǎo)致行星半徑收縮，巖石圈增厚和變硬。增厚變硬的巖石圈更難發(fā)生變形和斷裂，從而抑制板塊運(yùn)動(dòng)和構(gòu)造活動(dòng)。例如，地球早期巖石圈較薄較軟，板塊活動(dòng)劇烈；而金星內(nèi)部冷卻慢，巖石圈異常厚硬，導(dǎo)致其表面缺乏板塊構(gòu)造活動(dòng)，只有大規(guī)模的火山活動(dòng)。因此，巖石圈冷卻是抑制表面地質(zhì)活動(dòng)的主要機(jī)制。答案要點(diǎn)：巖石圈冷卻是內(nèi)部熱量散失過(guò)程；導(dǎo)致巖石圈增厚變硬；增厚變硬的巖石圈抑制變形和斷裂；最終導(dǎo)致表面板塊運(yùn)動(dòng)和構(gòu)造活動(dòng)減弱或消失。四、論述題1.解析思路：論述板塊構(gòu)造與內(nèi)部熱演化的關(guān)系需從雙向入手。一方面，行星內(nèi)部的熱量是驅(qū)動(dòng)巖石圈板塊構(gòu)造的主要?jiǎng)恿Α５蒯?duì)流是地?zé)崽荻闰?qū)動(dòng)下的物質(zhì)循環(huán)，它將熱物質(zhì)帶到巖石圈底部，導(dǎo)致巖石圈俯沖；同時(shí)，上升的熱物質(zhì)可以引起地幔熱點(diǎn)和火山活動(dòng)，推動(dòng)巖石圈板塊的運(yùn)動(dòng)。另一方面，板塊構(gòu)造活動(dòng)本身也會(huì)影響行星的內(nèi)部熱收支。俯沖作用將冷、重的巖石圈物質(zhì)帶入地幔深處，增加了地幔的密度和導(dǎo)熱性，加速了內(nèi)部熱量的散失。板塊碰撞導(dǎo)致的造山作用也會(huì)將熱量帶到地表。因此，板塊構(gòu)造與內(nèi)部熱演化形成了一個(gè)相互反饋、相互控制的耦合系統(tǒng)。沒(méi)有內(nèi)部熱源和地幔對(duì)流，就沒(méi)有板塊構(gòu)造；而板塊構(gòu)造活動(dòng)則深刻影響著行星的長(zhǎng)期熱演化和冷卻歷史。答案要點(diǎn)：內(nèi)部熱是板塊構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)力（地幔對(duì)流驅(qū)動(dòng)俯沖、熱點(diǎn)等）；板塊構(gòu)造活動(dòng)是內(nèi)部熱量散失的重要途徑（俯沖、造山）；兩者相互反饋、相互控制；構(gòu)成耦合系統(tǒng)。2.解析思路：論述巖石圈演化對(duì)行星表面環(huán)境和潛在生命的影響，需要選擇具體案例進(jìn)行對(duì)比分析。以地球?yàn)槔浠钴S的板塊構(gòu)造導(dǎo)致了劇烈的地殼運(yùn)動(dòng)（造山、地震）、火山活動(dòng)，形成了多樣的地貌（山脈、海溝、洋中脊），并促進(jìn)了全球物質(zhì)循環(huán)和氣候系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，為生命的誕生和演化提供了舞臺(tái)。以火星為例，其巖石圈長(zhǎng)期處于“超固結(jié)”狀態(tài)，異常厚硬，板塊構(gòu)造活動(dòng)早已停止，導(dǎo)致其地貌以風(fēng)化和侵蝕為主，缺乏大型構(gòu)造形跡和持續(xù)的火山活動(dòng)，表面環(huán)境相對(duì)單一、嚴(yán)酷，目前認(rèn)為不太適合生命存在。以金星為例，其巖石圈雖厚，但內(nèi)部熱量傳遞可能仍較活躍，導(dǎo)致其擁有強(qiáng)大溫室效應(yīng)和極端高溫、高壓的表面環(huán)境，大氣環(huán)流劇烈，表面地貌以火山為主，對(duì)生命構(gòu)成了極端挑戰(zhàn)。這些案例說(shuō)明，巖石圈的演化狀態(tài)（活動(dòng)或靜止、厚度、剛度）直接決定了行星的地質(zhì)構(gòu)造、地貌特征、表面熱狀態(tài)、大氣成分和氣候環(huán)境，進(jìn)而深刻影響著行星的宜居性。答案要點(diǎn)：選擇案例（地球、火星、金星）；分析各自巖石圈演化特征（板塊活動(dòng)/停止、厚度/剛度）；闡述對(duì)地貌、地質(zhì)活動(dòng)、氣候、大氣的影響；論證其對(duì)宜居性（或生命存在條件）的決定性作用。3.解析思路：潮汐作用在行星系統(tǒng)早期演化和成員天體長(zhǎng)期穩(wěn)定性中扮演了重要角色。在行星系統(tǒng)早期（形成初期），巨大的氣體和塵埃盤(pán)存在，行星之間可能發(fā)生頻繁的碰撞和引力相互作用。潮汐力可以影響這些碰撞過(guò)程，例如通過(guò)引力扭曲對(duì)方，增強(qiáng)或減弱碰撞的后果，甚至可能有助于清空行星軌道附近的空間，或改變行星的軌道參數(shù)。對(duì)于行星系統(tǒng)的成員天體，特別是衛(wèi)星，潮汐作用是決定其長(zhǎng)期命運(yùn)的關(guān)鍵因素。持續(xù)的潮汐力會(huì)耗散衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)能量，使其最終可能達(dá)到潮汐鎖定狀態(tài)（自轉(zhuǎn)周期等于公轉(zhuǎn)周期），如地球的月球。潮汐鎖定不僅改變了衛(wèi)星的自轉(zhuǎn)狀態(tài)，還可能對(duì)其氣候和表面環(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響（例如，月球兩面的溫度差異）。此外，