2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——木星衛(wèi)星表面地質(zhì)構(gòu)造分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的首字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不是木星伽利略衛(wèi)星中觀測(cè)到的顯著地質(zhì)構(gòu)造類型？A.深大撞擊坑B.火山錐和熔巖流C.廣闊的冰火山羽流D.橫跨數(shù)萬(wàn)公里的線性溝槽系統(tǒng)2.木衛(wèi)一（Io）表面地質(zhì)活動(dòng)最為劇烈，其主要驅(qū)動(dòng)因素是：A.來(lái)自木星的潮汐加熱B.與木衛(wèi)二、木衛(wèi)三的軌道共振C.內(nèi)部殘存放射性元素的衰變D.木星大氣的直接沖刷3.木衛(wèi)二（Europa）表面被廣泛覆蓋的年輕、光滑的冰面，其主要特征是：A.密布大型撞擊坑和中央峰B.大量線狀溝槽和羽流C.均勻、無(wú)明顯起伏的冰殼D.網(wǎng)格狀裂紋和冰火山口4.木衛(wèi)三（Ganymede）是太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星，其表面古老撞擊坑密集的主要原因是：A.它比其他伽利略衛(wèi)星形成時(shí)間更早B.它經(jīng)歷了更強(qiáng)的早期太陽(yáng)風(fēng)轟擊C.它的冰殼比其他衛(wèi)星更厚，掩蓋了后期撞擊記錄D.它與木星其他衛(wèi)星頻繁發(fā)生碰撞5.木衛(wèi)四（Callisto）表面地質(zhì)年齡最古老，其地貌特征最接近于：A.木衛(wèi)一的火山活動(dòng)區(qū)B.木衛(wèi)二的冰下海洋區(qū)域C.月球表面的古老高地D.火星北半球的極地冰蓋6.下列哪項(xiàng)地質(zhì)構(gòu)造通常不被認(rèn)為是冰火山（cryovolcanism）活動(dòng)的直接產(chǎn)物？A.水冰羽流（Plume）B.熔巖通道（LavaTube）C.噴氣錐（Cone）D.巨型冰裂隙（Rille）7.在分析木星衛(wèi)星撞擊坑時(shí)，區(qū)分不同沖擊波相（如熔融相、汽化相、碎屑沉積相）的主要依據(jù)是：A.坑的直徑大小B.坑的邊緣形態(tài)（尖銳或圓潤(rùn)）C.坑內(nèi)的次生撞擊坑分布密度和形態(tài)D.坑底中央峰的高度8.木星衛(wèi)星表面的“線狀溝槽”（Lineae）普遍被認(rèn)為是：A.河流侵蝕地貌B.冰體塑性流動(dòng)或斷裂形成的特征C.火山熔巖流動(dòng)路徑D.外星天體撞擊形成的線性結(jié)構(gòu)9.伽利略號(hào)探測(cè)器在木衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)的“箱形結(jié)構(gòu)”（BoxedCraters）最可能的解釋是：A.晚期火山活動(dòng)形成的破火山口B.撞擊事件后，冰殼變形和松弛形成的構(gòu)造圈閉C.冰下海洋水汽上涌形成的特殊火山口D.外力侵蝕作用改造的大型撞擊坑10.解釋木衛(wèi)三和木衛(wèi)四表面存在廣泛溝槽系統(tǒng)的一種理論是“冰殼流變學(xué)模型”，該模型強(qiáng)調(diào)：A.撞擊產(chǎn)生的熱能導(dǎo)致冰體局部熔融和流動(dòng)B.冰殼在全球范圍內(nèi)的整體旋轉(zhuǎn)和變形C.冰下海洋水汽通過冰殼裂縫的持續(xù)噴發(fā)D.木星引力場(chǎng)引起的冰殼長(zhǎng)期潮汐揉皺二、填空題（請(qǐng)將正確答案填入橫線上）1.木星伽利略衛(wèi)星中，目前唯一確認(rèn)存在活躍內(nèi)部液態(tài)水海洋的是______。2.木衛(wèi)一表面的火山活動(dòng)主要表現(xiàn)為______和______的形式。3.與木星其他伽利略衛(wèi)星相比，木衛(wèi)四表面地質(zhì)構(gòu)造最為______，這反映了其最______的形成和演化歷史。4.木衛(wèi)二表面廣泛分布的______系統(tǒng)和______是其冰下存在液態(tài)水的重要地質(zhì)證據(jù)。5.撞擊坑的______和______是描述其特征和區(qū)分其形成年齡的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。6.木星衛(wèi)星表面的冰火山活動(dòng)產(chǎn)物主要是水冰、二氧化碳冰以及可能包含的______、______等物質(zhì)。7.由木星引力引起的______和______是驅(qū)動(dòng)伽利略衛(wèi)星（除木衛(wèi)一外）地質(zhì)活動(dòng)的重要因素。8.識(shí)別木星衛(wèi)星表面不同地質(zhì)單元（如撞擊坑、溝槽、火山地貌等）的邊界，是進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造分析的基礎(chǔ)步驟。9.對(duì)比分析不同木星衛(wèi)星的地質(zhì)構(gòu)造特征，有助于我們理解行星衛(wèi)星形成、演化和不同地質(zhì)過程的______。10.“熱點(diǎn)”假說認(rèn)為，木星衛(wèi)星上某些區(qū)域（如木衛(wèi)二的卡利斯托盆地、木衛(wèi)三的蓋尼米得高原）的地質(zhì)活動(dòng)性與其運(yùn)行軌道上存在______有關(guān)。三、名詞解釋（請(qǐng)為下列名詞提供簡(jiǎn)明扼要的定義）1.潮汐加熱（TidalHeating）2.次生撞擊坑（SecondaryImpactCrater）3.冰殼流變學(xué)模型（CryosphereRheologyModel）4.熔融線（MeltingLine）5.冰火山活動(dòng)（Cryovolcanism）四、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題）1.簡(jiǎn)述木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三表面主要地質(zhì)構(gòu)造類型的區(qū)別及其形成原因。2.解釋什么是撞擊坑的沖擊波相？并說明識(shí)別不同沖擊波相對(duì)于理解撞擊歷史的意義。3.闡述潮汐加熱對(duì)木星伽利略衛(wèi)星地質(zhì)演化的主要影響機(jī)制。4.為什么說木衛(wèi)二的箱形結(jié)構(gòu)是其冰殼活動(dòng)性強(qiáng)的證據(jù)？5.分析木星衛(wèi)星上觀測(cè)到的線性溝槽系統(tǒng)可能存在的不同形成機(jī)制。五、論述題（請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)下列問題進(jìn)行較為深入的闡述）1.如何利用木星伽利略衛(wèi)星的地質(zhì)構(gòu)造特征來(lái)推斷它們內(nèi)部是否存在液態(tài)水海洋？請(qǐng)列舉關(guān)鍵證據(jù)和相應(yīng)的解釋。2.比較分析木星伽利略衛(wèi)星（木衛(wèi)一至木衛(wèi)四）的地質(zhì)活動(dòng)性差異，并探討造成這些差異的主要因素。3.伽利略號(hào)探測(cè)器對(duì)木星衛(wèi)星的觀測(cè)為我們理解太陽(yáng)系行星衛(wèi)星的地質(zhì)學(xué)提供了哪些關(guān)鍵啟示？這些啟示對(duì)于探索太陽(yáng)系外行星衛(wèi)星或冰巨行星衛(wèi)星具有何種意義？試卷答案一、選擇題1.D2.A3.B4.C5.C6.B7.C8.B9.B10.B二、填空題1.木衛(wèi)二2.熔巖流；羽流3.古老；不活躍4.線狀溝槽；羽流5.形態(tài)；大?。ɑ蛎芏龋?.氣體；塵埃7.潮汐力；軌道共振8.是9.過程10.拓?fù)涓咂饏^(qū)（或質(zhì)量高地）三、名詞解釋1.潮汐加熱：天體（如衛(wèi)星）在母體（如木星）引力作用下發(fā)生形變，這種形變產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦力導(dǎo)致天體內(nèi)部產(chǎn)生熱量，從而維持其內(nèi)部活動(dòng)（如熔融）的過程。2.次生撞擊坑：由一個(gè)主要撞擊事件產(chǎn)生的碎片撞擊目標(biāo)天體表面形成的撞擊坑。3.冰殼流變學(xué)模型：一種描述冰體在應(yīng)力作用下變形和流動(dòng)的模型，用于解釋冰殼（如木星衛(wèi)星的冰殼）的塑性流動(dòng)和構(gòu)造形成。4.熔融線：在木星衛(wèi)星內(nèi)部，由于木星潮汐加熱作用，溫度高于冰的熔點(diǎn)（同時(shí)可能低于水的沸點(diǎn)）形成一個(gè)大致環(huán)形的區(qū)域，該區(qū)域被認(rèn)為是液態(tài)水海洋存在的證據(jù)。5.冰火山活動(dòng)：類似火山噴發(fā)，但噴發(fā)物主要是水冰、塵埃、氣體等非熔融巖石的物質(zhì)，常見于冰巨行星的衛(wèi)星上。四、簡(jiǎn)答題1.答：木衛(wèi)一表面以強(qiáng)烈的火山活動(dòng)為主，可見大量熔巖流、火山錐和廣泛的火山平原，地質(zhì)活動(dòng)最為活躍，主要由潮汐加熱驅(qū)動(dòng)。木衛(wèi)二表面被大量年輕的線狀溝槽和冰火山羽流覆蓋，以及密集的撞擊坑，表明其冰殼下方可能存在液態(tài)水海洋并具有間歇性活動(dòng)，地質(zhì)活動(dòng)性強(qiáng)。木衛(wèi)三表面布滿密集的大型、古老撞擊坑，以及一些線狀溝槽和零星的火山構(gòu)造，整體地質(zhì)活動(dòng)性較弱，冰殼較厚且古老。木衛(wèi)四表面則覆蓋著最古老、最密集的撞擊坑，以及一些區(qū)域性構(gòu)造和稀疏的溝槽，是四個(gè)衛(wèi)星中地質(zhì)活動(dòng)性最弱的，冰殼最厚。2.答：撞擊坑的沖擊波相是指撞擊事件中，從撞擊點(diǎn)向外傳播的應(yīng)力波（沖擊波）在穿越不同介質(zhì)（如冰殼、潛在液態(tài)水、基底巖石）時(shí)，由于介質(zhì)性質(zhì)變化而發(fā)生的反射、折射、衰減等現(xiàn)象形成的不同地質(zhì)單元。常見的沖擊波相包括：熔融相（形成撞擊熔融體）、汽化相（形成蒸汽腔）、碎屑沉積相（形成翻滾碎屑blanket和次生撞擊坑）。識(shí)別不同沖擊波相對(duì)于區(qū)分撞擊事件是原生還是次生、判斷撞擊能量大小、理解撞擊過程的演化以及推斷目標(biāo)天體的結(jié)構(gòu)和成分具有重要意義。例如，僅見碎屑沉積相可能意味著能量不足以熔融或汽化，而同時(shí)存在熔融相和汽化相則指示了高能撞擊。3.答：潮汐加熱是木星伽利略衛(wèi)星（除木衛(wèi)一外）地質(zhì)活動(dòng)的主要能量來(lái)源。木星強(qiáng)大的引力場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生周期性的潮汐力，使衛(wèi)星發(fā)生彈性或塑性形變。這種形變過程中的內(nèi)部摩擦生熱，克服了冰的熔點(diǎn)，導(dǎo)致衛(wèi)星內(nèi)部（特別是靠近木星的區(qū)域或特定深度）溫度升高，維持了液態(tài)水海洋的存在，并提供了驅(qū)動(dòng)冰殼流動(dòng)、誘發(fā)火山噴發(fā)和構(gòu)造變形的能量。沒有潮汐加熱，這些衛(wèi)星很可能會(huì)凍結(jié)成一個(gè)整體。4.答：木衛(wèi)二上的箱形結(jié)構(gòu)是直徑通常可達(dá)數(shù)十至數(shù)百公里的大型撞擊坑，其邊緣呈現(xiàn)出明顯的箱狀或階梯狀結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為撞擊會(huì)破壞殼體結(jié)構(gòu)，箱形結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制存在爭(zhēng)議，但其中一種主流解釋是：當(dāng)高速撞擊能量傳遞到冰殼深處時(shí)，可能并未完全熔化或汽化冰體，而是導(dǎo)致冰殼發(fā)生劇烈的塑性變形和斷裂，形成了圈閉的、近似矩形或圓形的構(gòu)造圈閉。隨后，內(nèi)部可能存在的液態(tài)水或氣體向上滲透，或在冰殼松弛過程中形成張力裂紋，最終將這個(gè)構(gòu)造圈閉暴露于表面。箱形結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，特別是其普遍存在于木衛(wèi)二相對(duì)年輕的撞擊坑中，被認(rèn)為是木衛(wèi)二冰殼具有活動(dòng)性、能夠記錄并保存撞擊后構(gòu)造變形證據(jù)的重要標(biāo)志。5.答：木星衛(wèi)星上觀測(cè)到的線性溝槽系統(tǒng)可能的形成機(jī)制包括：①冰殼流變學(xué)模型：認(rèn)為這些溝槽是木星潮汐力或軌道共振應(yīng)力作用下，冰殼發(fā)生塑性流動(dòng)或斷裂拉伸形成的，類似于地球上的地質(zhì)斷裂帶。②熔融線相關(guān)的冰體流動(dòng)：在熔融線附近，冰體可能變得更流塑，發(fā)生流動(dòng)并形成溝槽。③撞擊產(chǎn)生的次生過程：某些撞擊可能觸發(fā)了后續(xù)的冰體流動(dòng)或構(gòu)造變形，形成了線性特征。④冰火山活動(dòng)相關(guān)的噴流：持續(xù)或間歇性的冰火山噴流可能沿著冰殼的薄弱處（如斷層）形成固定通道，長(zhǎng)期作用下形成線性溝槽。⑤外力侵蝕（可能性較低）：如彗星或小行星的定向撞擊也可能形成線性坑鏈，但通常規(guī)模較小且不如流變模型能解釋的廣泛性。區(qū)分這些機(jī)制需要結(jié)合溝槽的寬度、深度、形態(tài)、分布區(qū)域、與周圍地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系以及衛(wèi)星的內(nèi)部狀態(tài)（如是否確認(rèn)有液態(tài)水海洋）等多方面證據(jù)進(jìn)行綜合分析。五、論述題1.答：利用木星伽利略衛(wèi)星的地質(zhì)構(gòu)造特征推斷其內(nèi)部是否存在液態(tài)水海洋，主要是基于一系列間接但強(qiáng)有力的證據(jù)組合：*年輕、光滑的表面：木衛(wèi)二表面廣泛覆蓋的年輕冰面和缺乏大型撞擊坑，表明其冰殼在地質(zhì)時(shí)間尺度上經(jīng)歷了快速的重塑作用，最可能的解釋是冰殼下方存在液態(tài)水海洋，導(dǎo)致冰殼持續(xù)被水冰羽流和線性溝槽系統(tǒng)覆蓋和更新。*線狀溝槽系統(tǒng)：密集分布的線性溝槽，尤其是在木衛(wèi)二和木衛(wèi)三上，被認(rèn)為是冰殼流變變形的顯著標(biāo)志，表明冰殼具有足夠的活動(dòng)性或塑性，這種活動(dòng)性通常與冰下液態(tài)水存在密切相關(guān)。*箱形結(jié)構(gòu)：木衛(wèi)二上的箱形結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是冰殼活動(dòng)性強(qiáng)的證據(jù)，暗示冰殼內(nèi)部存在變形和圈閉過程，與潛在海洋的互動(dòng)有關(guān)。*火山活動(dòng)證據(jù)：木衛(wèi)一廣泛的火山地貌是冰下存在液態(tài)水海洋并受潮汐加熱驅(qū)動(dòng)的直接證據(jù)。木衛(wèi)二和木衛(wèi)三也觀測(cè)到一些火山構(gòu)造或與火山活動(dòng)相關(guān)的羽流跡象，進(jìn)一步支持了內(nèi)部液態(tài)水的可能性。*高熱流推斷：潮汐加熱模型預(yù)測(cè)木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四內(nèi)部存在足夠的熱量來(lái)維持液態(tài)水海洋，這種內(nèi)部熱量也可能驅(qū)動(dòng)表面構(gòu)造活動(dòng)。*重力數(shù)據(jù)：精密測(cè)量的衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)為確定衛(wèi)星內(nèi)部密度分布提供了依據(jù)，結(jié)果顯示這些衛(wèi)星內(nèi)部存在質(zhì)量異常高的區(qū)域，最合理的解釋是存在高密度的液態(tài)水海洋。*磁層探測(cè)：伽利略號(hào)探測(cè)器曾短暫探測(cè)到木衛(wèi)二可能存在的磁層信號(hào)，這被解釋為是液態(tài)水海洋在木星磁場(chǎng)中感應(yīng)產(chǎn)生的，雖然證據(jù)尚存爭(zhēng)議，但仍是重要線索之一。綜合以上地質(zhì)構(gòu)造特征及其解釋，科學(xué)家高度確信木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三內(nèi)部存在液態(tài)水海洋，而木衛(wèi)四雖然也顯示出某些活動(dòng)跡象（如溝槽），但其古老表面和內(nèi)部狀態(tài)仍存在不確定性。2.答：木星伽利略衛(wèi)星（木衛(wèi)一至木衛(wèi)四）的地質(zhì)活動(dòng)性存在顯著差異，這主要源于它們不同的內(nèi)部熱狀態(tài)、冰殼厚度、與木星的距離以及形成和演化歷史：*木衛(wèi)一（Io）：最高活動(dòng)性?？拷拘?，受到最強(qiáng)的潮汐加熱，內(nèi)部熱量極大，導(dǎo)致劇烈的火山活動(dòng)，表面年輕且不斷變化。缺乏厚冰殼覆蓋。*木衛(wèi)二（Europa）：高活動(dòng)性。與木衛(wèi)三軌道共振產(chǎn)生額外的潮汐加熱，內(nèi)部存在活躍的液態(tài)水海洋，冰殼相對(duì)較薄且活動(dòng)性強(qiáng)，表現(xiàn)為廣泛的羽流、溝槽和箱形結(jié)構(gòu)。*木衛(wèi)三（Ganymede）：中等活動(dòng)性。距離木星居中，潮汐加熱效應(yīng)適中，但擁有太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星冰殼，且內(nèi)部可能也存在液態(tài)水海洋（證據(jù)較弱）。表面古老撞擊坑密集，但也存在溝槽和少量火山構(gòu)造。*木衛(wèi)四（Callisto）：最低活動(dòng)性。距離木星最遠(yuǎn)，潮汐加熱最弱，冰殼最厚、最古老，內(nèi)部可能已凍結(jié)或僅存在少量殘留液態(tài)水。表面布滿密集的大型撞擊坑，地質(zhì)活動(dòng)以緩慢的外部侵蝕為主。造成這些差異的主要因素包括：①與木星的距離：距離越近，受到的潮汐力越大，加熱越強(qiáng)。②軌道參數(shù)：如軌道共振會(huì)增強(qiáng)潮汐加熱。③內(nèi)部熱量：與形成時(shí)的原始熱量、放射性元素含量以及潮汐加熱的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。④冰殼厚度：冰殼越厚，內(nèi)部熱量越難傳遞到表面，活動(dòng)性越弱。⑤形成和演化歷史：早期的撞擊和混合過程也會(huì)影響內(nèi)部狀態(tài)。這些差異反映了不同物理?xiàng)l件（主要是潮汐加熱）對(duì)行星衛(wèi)星地質(zhì)演化的主導(dǎo)作用。3.答：伽利略號(hào)探測(cè)器對(duì)木星