2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星表面隕石坑形成機(jī)制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在行星科學(xué)中，由高速撞擊體主要穿透目標(biāo)物質(zhì)，能量主要轉(zhuǎn)化為熱能和目標(biāo)物質(zhì)拋射所形成的隕石坑類型通常是：A.簡單環(huán)狀坑B.復(fù)雜環(huán)狀坑C.中央隆起坑D.多環(huán)撞擊盆地2.當(dāng)撞擊體速度極高（接近聲速），且撞擊高度較大時，空氣動力學(xué)效應(yīng)顯著，主要發(fā)生空氣破裂而非直接撞擊，這種現(xiàn)象最可能導(dǎo)致形成：A.具有清晰中央峰的復(fù)雜環(huán)狀坑B.無中央峰的大型環(huán)狀坑（空爆坑）C.具有寬大濺射裙的簡單環(huán)狀坑D.具有多層結(jié)構(gòu)并伴有地幔上涌的巨大盆地3.以下哪個現(xiàn)象或證據(jù)通常不被認(rèn)為是確認(rèn)某個隕石坑確實(shí)由外星撞擊形成的？A.隕石坑的環(huán)形地貌結(jié)構(gòu)B.隕石坑內(nèi)普遍存在的沖擊變質(zhì)礦物（如肖克相）C.隕石坑底部發(fā)現(xiàn)未熔化的撞擊體碎片D.隕石坑內(nèi)部發(fā)育典型的地幔柱上涌結(jié)構(gòu)4.與月球相比，火星表面隕石坑數(shù)量更為豐富，這主要支持了哪種關(guān)于行星歷史的觀點(diǎn)？A.火星形成后經(jīng)歷了更強(qiáng)烈的內(nèi)源性地質(zhì)活動，侵蝕了早期撞擊記錄。B.火星相對于月球，在太陽系形成早期接收到的撞擊體總量更多。C.火星擁有比月球更活躍的大氣層，加速了隕石坑的表面風(fēng)化侵蝕。D.火星的自轉(zhuǎn)速度比月球快，導(dǎo)致其產(chǎn)生的離心力更大，更容易形成隕石坑。5.以下哪項(xiàng)不是影響隕石坑濺射物分布范圍的主要因素？A.撞擊體的初始速度B.撞擊體的質(zhì)量C.目標(biāo)物質(zhì)的濕度D.地球的引力加速度6.所謂的“熔融線”（MeltLine）或“熱影響邊界”在隕石坑中通常指：A.隕石坑內(nèi)部最深處沉積物的界面B.撞擊能量足以導(dǎo)致巖石發(fā)生熔融或沖擊變質(zhì)的邊界圈層C.隕石坑邊緣因劇烈震動而破裂形成的環(huán)形裂縫D.目標(biāo)物質(zhì)中原始巖石圈與沖擊形成的變質(zhì)巖石的接觸帶7.在一個典型的復(fù)雜環(huán)狀隕石坑中，其中心部位有時會形成一個中央峰（CentralPeak），其形成的主要機(jī)制通常被解釋為：A.撞擊后地幔物質(zhì)上涌冷卻凝固形成B.撞擊產(chǎn)生的巨大壓力使目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生塑性變形后被擠出地表C.撞擊體本身的一部分在底部反彈后被推回中心D.隕石坑形成后，中心區(qū)域受到后期火山活動或地殼均衡調(diào)整的影響隆起8.對于由低速、相對“軟”的目標(biāo)物質(zhì)（如含水冰或塑性流變物質(zhì)）形成的隕石坑，以下哪個特征最可能不明顯？A.隕石坑直徑相對較大（相同撞擊體下）B.隕石坑邊緣圓滑，破碎程度低C.形成顯著的中央隆起（Central隆起）D.坑底發(fā)現(xiàn)大量的熔融巖石二、填空題1.隕石坑的形成過程通常被劃分為壓縮、______、______、汽化、反彈和侵蝕等多個主要階段。2.當(dāng)撞擊速度非常高時，撞擊體可能主要在行星大氣層中發(fā)生碎裂和能量釋放，這種現(xiàn)象被稱為______。3.隕石坑的尺寸分布（如頻率-直徑關(guān)系）通常遵循冪律分布，其斜率（β值）受到撞擊體______、______以及目標(biāo)物質(zhì)性質(zhì)等多種因素的影響。4.在撞擊過程中，由于極高的溫度和壓力，目標(biāo)物質(zhì)中的礦物會經(jīng)歷結(jié)構(gòu)相變，形成一些具有特征性的沖擊變質(zhì)礦物，其中最典型的代表是______。5.位于火星蓋爾撞擊坑中心的高地被稱為______，其成分和結(jié)構(gòu)為研究火星早期歷史提供了寶貴信息。6.形成多環(huán)撞擊盆地（MCP）的撞擊事件通常需要巨大的撞擊能量，這類事件在太陽系行星表面的歷史記錄中相對______。7.隕石坑內(nèi)部的次生撞擊坑，特別是那些分布在內(nèi)環(huán)或中央峰周圍的密集小坑，對于推斷原始隕石坑的______和______具有重要意義。三、簡答題1.請簡述隕石坑形成的“空氣動力學(xué)撞擊模型”（AirburstHypothesis）的基本思想，并說明其主要適用于哪些情況。2.比較“簡單環(huán)狀坑”和“復(fù)雜環(huán)狀坑”在形態(tài)特征（至少列舉3-4項(xiàng)）和形成條件（至少提及2-3個關(guān)鍵因素）上的主要區(qū)別。3.解釋什么是“熔融線”（MeltLine）？它在隕石坑研究中具有什么意義？4.為什么說隕石坑不僅是撞擊事件的產(chǎn)物，更是行星表面的“時鐘”？請從至少兩個方面闡述其作為行星記錄載體的作用。四、論述題1.以火星的蓋爾撞擊坑（GaleCrater）為例，結(jié)合其地質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分分析（如毅力號探測結(jié)果），詳細(xì)論述該隕石坑的形成機(jī)制、演化歷史以及其對于理解火星古環(huán)境（特別是古氣候和古水活動）所提供的科學(xué)證據(jù)。2.討論不同行星（如月球、火星、木星衛(wèi)星如歐羅巴、土衛(wèi)六等）表面隕石坑的特征（密度、形態(tài)、演化速率等）可能存在的顯著差異，并分析這些差異反映了它們各自不同的地質(zhì)背景、表面環(huán)境（如大氣、水體）和撞擊歷史。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.D4.B5.D6.B7.A8.D二、填空題1.變形，熔融2.空氣動力學(xué)撞擊（或空爆）3.大小，速度4.肖克相（或ShockedQuartz）5.紅色巖石區(qū)（或HematiteHematiteHematiteRegion）6.罕見（或稀少）7.形成年齡，撞擊事件強(qiáng)度（或規(guī)模）三、簡答題1.解析思路：空氣動力學(xué)撞擊模型強(qiáng)調(diào)在高速撞擊（通常大于幾公里/秒）且撞擊高度足夠大時，空氣阻力成為主導(dǎo)因素。撞擊體在進(jìn)入大氣層過程中因摩擦和壓力急劇增加而碎裂解體，大部分動能并未直接用于壓縮和熔化目標(biāo)物質(zhì)，而是轉(zhuǎn)化為熱能加熱大氣，并在地面形成空爆效應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)生大范圍的、邊緣圓滑但內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能復(fù)雜的隕石坑（空爆坑）。該模型適用于解釋那些特征與預(yù)期直接撞擊形成的坑不符的情況，如無中央峰的大型環(huán)狀坑、具有特定濺射模式等。2.解析思路：簡單環(huán)狀坑通常直徑較小（一般小于幾十公里），形態(tài)相對規(guī)整，可能具有簡單的中央峰或無中央峰，坑壁陡峭，濺射物分布相對簡單。其形成通常與中等速度和質(zhì)量的撞擊體、相對較薄和均一的目標(biāo)層有關(guān)。復(fù)雜環(huán)狀坑直徑通常較大（幾十到幾百公里），具有明顯的中央峰（由地幔物質(zhì)上涌形成）、復(fù)雜的坑壁結(jié)構(gòu)（可能有多圈圈套圈）、廣泛的濺射物沉積（常形成外環(huán)），有時伴有地幔柱侵入。其形成通常需要巨大能量，對應(yīng)高速、大質(zhì)量的撞擊體撞擊較厚或具有特殊結(jié)構(gòu)（如含水）的目標(biāo)層。關(guān)鍵區(qū)別在于尺寸、中央結(jié)構(gòu)、坑壁和濺射物的復(fù)雜程度，以及對應(yīng)的形成條件（撞擊能量、速度、目標(biāo)性質(zhì)等）。3.解析思路：熔融線是指在隕石坑形成過程中，由于撞擊產(chǎn)生的瞬時高溫高壓作用，導(dǎo)致目標(biāo)物質(zhì)達(dá)到其熔融或發(fā)生顯著沖擊變質(zhì)（如形成肖克相）的邊界圈層。這個邊界大致勾勒出撞擊能量足以引起物質(zhì)相變的范圍。其意義在于：1）它標(biāo)志著撞擊能量作用的深度和廣度；2）熔融線內(nèi)側(cè)的物質(zhì)經(jīng)歷了充分的熔融或變質(zhì)，可能形成特殊的巖漿或變質(zhì)巖石，是坑底沉積物的重要組成部分；3）通過研究熔融線的位置和特征，可以反推撞擊的強(qiáng)度、深度以及目標(biāo)物質(zhì)的性質(zhì)。4.解析思路：隕石坑作為行星記錄載體的作用體現(xiàn)在多個方面：1）年齡標(biāo)定：通過統(tǒng)計特定區(qū)域單位面積內(nèi)的隕石坑數(shù)量（坑密度），可以相對準(zhǔn)確地估算該區(qū)域表面的暴露年齡，因?yàn)殡E石坑數(shù)量與暴露時間大致成正比（假設(shè)撞擊率恒定）。2）撞擊歷史記錄：不同大小、形態(tài)的隕石坑組合，以及不同時期的隕石坑分布特征（如年輕坑的濺射物覆蓋老坑），可以揭示行星在漫長歷史中經(jīng)歷過的不同強(qiáng)度和規(guī)模的撞擊事件，反映其整體的撞擊背景。3）表面物質(zhì)和環(huán)境信息：隕石坑的形態(tài)特征（如是否存在中央峰、濺射裙、二次坑）及其內(nèi)部填充物（如沉積物、熔巖）的成分和結(jié)構(gòu)，可以提供關(guān)于目標(biāo)物質(zhì)性質(zhì)（如剛度、濕度、層序）、地質(zhì)構(gòu)造、以及形成后是否經(jīng)歷過風(fēng)化、侵蝕、火山活動、水活動等后繼改造過程的寶貴信息。通過分析這些信息，可以重建行星表面的演化歷史和環(huán)境條件。四、論述題1.解析思路：回答此題需圍繞蓋爾隕石坑的具體觀測事實(shí)展開：首先，明確蓋爾隕石坑是一個巨大的、具有典型復(fù)雜環(huán)狀坑特征的撞擊盆地，這表明其形成于一次巨大的高速撞擊事件。其次，詳細(xì)闡述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)：坑底存在一個由相對古老的沉積巖（蓋爾層）組成的中央高地（GaleCraterFloorHighlands），其中富集了赤鐵礦等水成礦物，這是過去存在長期流水的強(qiáng)有力證據(jù)。毅力號火星車在中央高地的塞爾瓦山（MountSharp）上進(jìn)行了鉆探和分析，發(fā)現(xiàn)該地層記錄了從早期濕潤環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诟珊淡h(huán)境的演化歷史。因此，蓋爾隕石坑不僅證實(shí)了火星早期存在大規(guī)模撞擊事件，其內(nèi)部的詳細(xì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分（特別是水成礦物和地層記錄）更為關(guān)鍵，它們共同揭示了火星過去可能存在宜居環(huán)境的證據(jù)，是研究火星古氣候、古水文和宜居性歷史的核心地點(diǎn)。2.解析思路：回答此題需比較不同行星衛(wèi)星或行星表面的隕石坑特征差異及其成因：首先，明確共性：幾乎所有天體表面都存在隕石坑，這是太陽系形成和演化過程中普遍存在的現(xiàn)象，反映了共同的撞擊背景。然后，重點(diǎn)比較差異：1）密度：月球表面隕石坑密度最高，表明其地質(zhì)活動弱、表面長期暴露；火星次之，但比月球多，可能與早期地質(zhì)活動（如火山、風(fēng)化）部分侵蝕有關(guān)；木星衛(wèi)星（如歐羅巴、木衛(wèi)二）表面（冰殼）隕石坑相對稀疏且常被冰裂隙覆蓋，可能與冰殼流動性掩埋、冰下撞擊或活動地質(zhì)作用有關(guān)；土衛(wèi)六（泰坦）表面有隕石坑，但分布不均，且受到甲烷/乙烷雨、河流、湖泊等復(fù)雜流體作用的顯著改造和侵蝕，使得隕石坑形態(tài)和分布具有獨(dú)特性。2）形態(tài)：月球隕石坑普遍具有尖銳的邊緣和中央峰；火星隕石坑形態(tài)多樣，既有類似月球的，也有受水活動或風(fēng)化改造的；冰殼上的隕石坑可能被填平或拉長；泰坦上的隕石坑可能被流體沉積物（如泥炭）覆蓋，邊緣模糊。3）