2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星固體表面特征的分析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、行星表面的主要地質(zhì)構(gòu)造類型有哪些？請簡述其中兩種構(gòu)造地貌的形成機制及其在行星地質(zhì)演化中的意義。二、簡要解釋什么是“撞擊坑”？描述簡單環(huán)形山和復(fù)合環(huán)形山的形態(tài)特征，并說明影響兩者形態(tài)的主要因素。三、以火星為例，列舉至少三種不同的水系地貌特征，并簡述它們形成所需的環(huán)境條件（如水的存在形式、侵蝕強度等）。四、比較熱紅外成像和可見光成像在探測行星表面特征方面的主要區(qū)別和適用場景。五、數(shù)字高程模型（DEM）在行星表面分析中有哪些主要應(yīng)用？請列舉至少三個具體應(yīng)用實例，并簡述其分析目的。六、假設(shè)獲得一組某類行星（如衛(wèi)星）表面的高程數(shù)據(jù)，顯示存在廣泛分布的平頂圓丘地貌。請分析這種地貌可能的形成機制，并說明除了高程數(shù)據(jù)外，還需要哪些類型的數(shù)據(jù)或信息來支持你的推斷。七、行星表面的風(fēng)蝕和風(fēng)積地貌有哪些典型特征？簡述風(fēng)蝕作用如何改變巖石表面形態(tài)。八、綜合考慮地質(zhì)構(gòu)造、火山活動、侵蝕和撞擊等多種地質(zhì)過程，描述一個假想行星（非太陽系內(nèi)已知行星）可能呈現(xiàn)的多樣化表面特征，并說明這些特征可能揭示的行星演化歷史。試卷答案一、行星表面的主要地質(zhì)構(gòu)造類型包括：構(gòu)造地貌（如裂谷、褶皺山脈、地壘）、火山地貌（如盾狀火山、熔巖高原）、撞擊地貌（如撞擊坑、多環(huán)盆地）以及風(fēng)蝕/冰蝕地貌等。簡述兩種：1.裂谷：形成機制主要是地殼張裂作用，導(dǎo)致巖石圈斷裂并沿斷裂帶發(fā)生位移和下陷。意義在于記錄了行星內(nèi)部伸展構(gòu)造活動，是了解行星殼幔相互作用、地殼厚度變化和構(gòu)造演化的關(guān)鍵線索。2.盾狀火山：形成機制主要是低粘度玄武質(zhì)熔巖大規(guī)模溢流堆積而成。意義在于反映了行星上活躍的板內(nèi)火山活動，是了解行星地幔活動、物質(zhì)循環(huán)和表面演化的重要標(biāo)志。二、撞擊坑：是行星體表面受到外來天體（隕石、彗星）高速撞擊后形成的凹坑地貌。簡單環(huán)形山通常直徑小于30-50公里，形態(tài)接近圓形，具有簡單的中央峰或峰丘，壁相對陡峭，平底，通常沒有或只有簡單的次生撞擊坑。復(fù)合環(huán)形山（或稱盆地）直徑大于30-50公里，形態(tài)不規(guī)則，常呈多環(huán)結(jié)構(gòu)，具有寬闊的平底、低矮的斜坡和密集的次生撞擊坑，形成機制可能涉及多次撞擊或撞擊后地殼/地幔的劇烈隆起和垮塌。影響兩者形態(tài)的主要因素包括：撞擊體的大小、速度和角度；目標(biāo)天體的性質(zhì)（如巖石類型、結(jié)構(gòu)、厚度）；行星的重力加速度；行星的大氣密度（如火星）；撞擊后的噴發(fā)和沉積作用等。三、火星水系地貌：1.干涸河床：表現(xiàn)為線性或樹枝狀的溝壑網(wǎng)絡(luò)，底部常有沉積物堆積形成的淺灘或三角洲殘留。形成所需環(huán)境：存在液態(tài)水（可能為洪水或持久性流）、一定的坡度驅(qū)動力。2.三角洲：位于干涸河道終端，沉積物呈扇形展布。形成所需環(huán)境：河流入湖/海，流速減緩，攜帶的沉積物沉降。表明過去存在穩(wěn)定的水體和持續(xù)或間歇性的水流。3.溝壑（Gullies）：沿斜坡出現(xiàn)的V形或U形陡峭溝槽，通常有沉積物舌。形成所需環(huán)境：存在液態(tài)水（或水-冰混合物）的快速侵蝕作用，可能與間歇性融水或噴流有關(guān)，常見于斜坡和年輕地表。這些地貌共同指示火星表面過去或間歇性地存在液態(tài)水。四、熱紅外成像與可見光成像比較：1.原理：熱紅外成像探測目標(biāo)物體的熱輻射（紅外線），主要反映物體的溫度和熱慣性；可見光成像探測目標(biāo)物體反射或透射的可見光，主要反映物體的表面顏色、材質(zhì)和幾何形態(tài)。2.主要區(qū)別：*信息維度：熱紅外提供溫度信息，可見光提供光學(xué)特性信息。*穿透能力：熱紅外可穿透某些地表覆蓋物（如薄冰、干燥灰塵）；可見光通常被地表覆蓋物完全阻擋。*工作條件：熱紅外全天候工作；可見光受光照條件（日/夜、光照角度）影響大。*探測目標(biāo)：熱紅外可用于識別熱源（如火山、近期撞擊）、評估表面水分凍結(jié)狀態(tài)、區(qū)分不同熱慣性的材質(zhì)；可見光用于識別礦物顏色（如氧化物、硫化物）、觀測地貌形態(tài)、識別植被（如對火星假想）。3.適用場景：熱紅外成像適用于探測熱異常、研究季節(jié)性/周期性變化（如凍融）、區(qū)分相似顏色但熱特性不同的表面；可見光成像適用于測繪地形、識別地貌單元、進(jìn)行光學(xué)成分遙感（如礦物填圖）、尋找生命跡象（如植被）。兩者常結(jié)合使用，提供更全面的表面信息。五、DEM應(yīng)用：1.地形分析：計算坡度、坡向、地形起伏度、曲率等參數(shù)，用于識別地貌單元（如分水嶺、谷底、山脊）、評估地形粗糙度、研究侵蝕地貌形態(tài)。2.體積計算：測量撞擊坑、火山區(qū)、冰川體等的體積。3.地形拼接與變形監(jiān)測：對比不同時期的DEM數(shù)據(jù)，測量地表沉降、隆起或構(gòu)造運動速率（如地殼形變、火山活動導(dǎo)致的地面變化）。4.路徑規(guī)劃：為行星車等探測器的行進(jìn)路徑規(guī)劃提供高程約束，避免障礙物。5.水文模擬：模擬地表水流向和匯水區(qū)域，研究流域特征。六、平頂圓丘形成機制分析：可能的形成機制包括：1.古火山頸/穹窿頂：火山活動后期，熔巖通道或中心穹窿冷卻收縮，周圍巖石侵蝕剝蝕后暴露出來。2.侵蝕殘余體：較硬的巖石層被圍巖選擇性侵蝕后殘留，形成平頂。3.沉積帽：在特定環(huán)境（如古三角洲、湖岸）形成的較厚的、相對平坦的沉積層，后期可能輕微抬升。需要補充的數(shù)據(jù)/信息：1.地質(zhì)填圖：了解圓丘的分布范圍、形態(tài)、大小關(guān)系，判斷其是否呈群分布，結(jié)合周圍地質(zhì)背景推斷成因。2.光譜數(shù)據(jù)：分析圓丘和圍巖的礦物組成，看是否具有火山巖特征或特定的沉積礦物特征。3.高程數(shù)據(jù)（更詳細(xì)）：分析圓丘頂部的平坦度、壁的陡峭度、底部的形態(tài)，以及與周圍地形的相對高差，為不同機制提供定量證據(jù)。4.遙感影像（多波段/高分辨率）：更清晰地顯示圓丘的細(xì)節(jié)特征，如頂部的結(jié)構(gòu)、壁的形態(tài)、是否存在次生侵蝕/風(fēng)化痕跡等。七、風(fēng)蝕地貌與風(fēng)積地貌：1.風(fēng)蝕地貌：*典型特征：風(fēng)蝕洼地（Barchan，新月形沙丘的背風(fēng)坡洼地）、風(fēng)蝕蘑菇（由節(jié)理發(fā)育的巖石被風(fēng)蝕成頂部平坦的形態(tài)）、雅丹地貌（風(fēng)蝕形成的孤立土墩和溝槽）、巖刻（風(fēng)蝕在巖石表面形成的蝕刻圖案）。*風(fēng)蝕作用：風(fēng)吹動沙?；蚍蹓m，對巖石表面進(jìn)行磨蝕（Abrasion），逐漸磨損巖石，使表面變得光滑、圓潤；風(fēng)力還能吹走疏松的表土，暴露下伏巖石，或形成風(fēng)蝕洼地；在陡坡上，風(fēng)蝕作用更強，可形成懸崖和陡壁。2.風(fēng)積地貌：主要包括沙丘（各種形態(tài)如沙壟、橫沙丘、縱向沙丘等）、沙席、黃土堆積等。形成機制是風(fēng)吹送沙粒，在風(fēng)力減弱或遇到障礙物時沉積下來，逐漸堆積形成。八、假想行星表面特征與演化描述：假設(shè)該行星早期經(jīng)歷了劇烈的撞擊轟擊期，形成了廣泛分布的、具有不同規(guī)模的撞擊坑，記錄了該行星的“嬰兒期”。隨后，行星內(nèi)部熱量逐漸冷卻，地殼開始固結(jié)，并出現(xiàn)板塊構(gòu)造活動，形成了巨大的褶皺山脈和深邃的裂谷帶，指示了強烈的造山運動和地殼演化。同時，該行星處于構(gòu)造活動活躍期，形成了多期次的盾狀火山和熔巖高原，覆蓋了部分古老撞擊地形，表明存在持續(xù)的內(nèi)部熱源和物質(zhì)上涌。此外，在低緯度和沿海區(qū)域，觀察到廣泛分布的干涸河床、三角洲和溝壑網(wǎng)絡(luò)，表明在這些時期或區(qū)域存在過穩(wěn)定的液態(tài)水環(huán)境。而在中高緯度，則存在巨大的冰蓋或冰帽，并