2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——冥王星與其他矮行星探索考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)）1.以下哪個(gè)天體因發(fā)現(xiàn)冥王星而聞名，并被國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)重新定義為矮行星？(A)沃伊捷赫(B)洛厄爾(C)庫珀(D)湯博2.“新視野號(hào)”探測(cè)器在飛掠冥王星期間，最顯著的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一是確認(rèn)冥王星存在一個(gè)由氮冰構(gòu)成的山脈，其成分與地球上的哪些地貌相似？(A)沙漠沙丘(B)火山巖漿巖(C)巖石山脈(D)冰川3.冥王星的最大的衛(wèi)星卡戎，其重要特征之一是它與冥王星本身構(gòu)成了一個(gè)“雙矮行星系統(tǒng)”，這主要依據(jù)是：(A)它們的大小比例接近(B)它們的公轉(zhuǎn)周期幾乎相同(C)它們的自轉(zhuǎn)周期幾乎相同(D)它們的表面成分高度相似4.位于柯伊伯帶內(nèi)側(cè)，被歸類為矮行星的天體鬩神星（Eris）最引人注目的特征是：(A)表面覆蓋著大量的甲烷冰(B)擁有一個(gè)由冰和塵埃組成的巨大環(huán)系統(tǒng)(C)具有非常清晰、對(duì)稱的六邊形極地冰帽(D)表面呈現(xiàn)鮮艷的紅色5.人類歷史上首次成功飛掠冥王星的探測(cè)器是：(A)水手10號(hào)(B)旅行者1號(hào)(C)哥白尼號(hào)(D)新視野號(hào)6.谷神星（Ceres）作為主帶矮行星，其表面主要的巖石類型被歸類為：(A)S型（相當(dāng)于普通型小行星）(B)C型（炭質(zhì)型小行星）(C)M型（金屬型小行星）(D)E型（稀疏型小行星）7.與大多數(shù)位于柯伊伯帶的天體相比，矮行星（如冥王星、鬩神星）普遍具有的特點(diǎn)是：(A)更高的相對(duì)密度(B)更紅的表面顏色(C)更簡單的化學(xué)組成(D)更扁的形狀8.“新視野號(hào)”在飛掠冥王星期間，利用其搭載的阿爾法粒子光譜儀（APXS）等儀器，主要目的是：(A)測(cè)量冥王星的大氣密度(B)探測(cè)冥王星表面不同區(qū)域的元素組成(C)高精度繪制冥王星的全球地形圖(D)分析冥王星衛(wèi)星的磁場(chǎng)特性9.國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）在2006年定義“行星”必須滿足的條件之一是：該天體必須已經(jīng)“清除”其軌道附近的區(qū)域。冥王星未能滿足這一條件的主要原因是：(A)它的自轉(zhuǎn)速度過慢(B)它上有衛(wèi)星卡戎存在引力干擾(C)柯伊伯帶內(nèi)還存在大量其他天體(D)它的大氣層不穩(wěn)定10.對(duì)比冥王星（巖石-冰質(zhì)）和木星的衛(wèi)星木衛(wèi)三（伽利略號(hào)）（主要是水冰），兩者在地質(zhì)活動(dòng)方面的主要區(qū)別在于：(A)木衛(wèi)三擁有更強(qiáng)的內(nèi)部放射性加熱(B)冥王星擁有更強(qiáng)的全球性磁場(chǎng)(C)木衛(wèi)三主要由更致密的巖石構(gòu)成(D)冥王星處于更靠近太陽的軌道二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.除了冥王星外，目前太陽系內(nèi)公認(rèn)的其他矮行星還包括______、______、______和______。2.探測(cè)冥王星及柯伊伯帶天體的“新視野號(hào)”任務(wù)由美國宇航局（NASA）發(fā)射，其任務(wù)的官方科學(xué)目標(biāo)之一是獲取冥王星______、______和______的高分辨率圖像與光譜數(shù)據(jù)。3.冥王星的大氣成分以______為主，且這種大氣在冥王星的近日點(diǎn)時(shí)會(huì)部分凍結(jié)落回地表。4.“黎明號(hào)”（Dawn）探測(cè)器是人類歷史上首個(gè)成功在兩個(gè)天體（______和______）軌道上運(yùn)行并進(jìn)行科學(xué)探測(cè)的探測(cè)器。5.位于太陽系最外圍的“冰巨行星”是______和______，它們與矮行星的起源和演化有著密切的聯(lián)系。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述“新視野號(hào)”探測(cè)器在飛掠冥王星前后的主要飛行路徑設(shè)計(jì)及其科學(xué)目的。2.描述冥王星表面至少三種不同的地貌特征，并簡述其可能的成因。3.為什么谷神星雖然被歸類為矮行星，但其科學(xué)意義更多地體現(xiàn)在它作為______的研究上？4.簡要說明人類探索冥王星及其他矮行星的主要科學(xué)驅(qū)動(dòng)力是什么？四、論述題（10分）結(jié)合“新視野號(hào)”對(duì)冥王星的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，論述矮行星的研究對(duì)于理解太陽系形成的早期歷史和不同區(qū)域天體演化的重要性。試卷答案一、選擇題1.D解析思路：湯博（ClydeTombaugh）是發(fā)現(xiàn)冥王星的天文學(xué)家，其名字與冥王星的發(fā)現(xiàn)緊密相關(guān)。2.A解析思路：“新視野號(hào)”發(fā)現(xiàn)冥王星表面存在氮冰山脈，這與地球沙漠地區(qū)由風(fēng)蝕形成的沙丘地貌在形態(tài)和成分上都有相似之處。3.B解析思路：卡戎與冥王星的公轉(zhuǎn)周期、軌道半長軸、質(zhì)量比等都非常接近，表明它們更像是一個(gè)緊密的雙星系統(tǒng)，而非衛(wèi)星與母星的系統(tǒng)。4.C解析思路：鬩神星最顯著的特征是其高緯度地區(qū)存在的、被確認(rèn)的六邊形極地冰帽結(jié)構(gòu)，這在太陽系其他天體上極為罕見。5.D解析思路：“新視野號(hào)”是人類歷史上唯一一次成功飛掠冥王星的探測(cè)器，其任務(wù)的主要目的就是對(duì)冥王星系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)。6.A解析思路：谷神星作為主帶矮行星，其光譜特征與C型小行星（即普通型小行星）高度相似，表明其主要成分是碳質(zhì)物質(zhì)和巖石。7.A解析思路：相比于柯伊伯帶內(nèi)大多數(shù)主要由水冰和塵埃構(gòu)成的小天體，矮行星如冥王星和鬩神星由于可能經(jīng)歷過或仍在進(jìn)行內(nèi)部地質(zhì)活動(dòng)（如冰火山），其相對(duì)密度通常更高。8.B解析思路：阿爾法粒子光譜儀（APXS）等elementalanalyzer儀器的主要功能是通過測(cè)量outgoingalphaparticlesandX-rays來確定材料表面的化學(xué)元素組成，這正是“新視野號(hào)”用于研究冥王星表面異質(zhì)性的關(guān)鍵工具。9.C解析思路：IAU定義的“清除”軌道附近區(qū)域，指的是行星在其軌道附近排除了其他相似質(zhì)量的天體。冥王星位于擁擠的柯伊伯帶，周圍存在大量其他小天體，因此未能滿足此條件。10.A解析思路：木衛(wèi)三擁有比冥王星更強(qiáng)的內(nèi)部放射性元素（如鈾、釷、鉀）豐度，產(chǎn)生的放射性加熱是其維持活躍地質(zhì)活動(dòng)（如冰下海洋、冰火山）的主要能量來源，而冥王星的放射性加熱較弱。二、填空題1.鬩神星，妊神星，鳥神星解析思路：根據(jù)IAU的定義和當(dāng)前主流認(rèn)識(shí)，太陽系內(nèi)的矮行星主要包括這四個(gè)。2.地形，地質(zhì)，大氣解析思路：新視野號(hào)的主要科學(xué)目標(biāo)之一是全面獲取冥王星系統(tǒng)的表面形態(tài)地貌、地質(zhì)構(gòu)造特征以及大氣狀況。3.氮解析思路：根據(jù)“新視野號(hào)”的觀測(cè)，冥王星稀薄大氣的主要成分是氮?dú)狻?.谷神星，灶神星解析思路：“黎明號(hào)”探測(cè)器先環(huán)繞谷神星運(yùn)行，完成科學(xué)探測(cè)任務(wù)后，成功轉(zhuǎn)移軌道，成為首個(gè)環(huán)繞小行星帶矮行星灶神星運(yùn)行并探測(cè)的探測(cè)器。5.木星，土星解析思路：木星和土星是太陽系內(nèi)位于外圍的氣態(tài)巨行星，它們與柯伊伯帶和奧爾特云的形成演化密切相關(guān)，也是理解矮行星起源的重要參考。三、簡答題1.解析思路：“新視野號(hào)”從地球出發(fā)，經(jīng)過多次深空機(jī)動(dòng)，利用木星、土星和海王星的引力彈弓效應(yīng)加速，最終抵達(dá)冥王星附近。其路徑設(shè)計(jì)旨在利用引力助推節(jié)省燃料，縮短飛行時(shí)間，并能在飛掠過程中獲得這些巨行星系統(tǒng)的寶貴數(shù)據(jù)?？茖W(xué)目的包括：對(duì)冥王星及其主要衛(wèi)星進(jìn)行高分辨率成像、光譜分析，測(cè)定其形狀、大小、質(zhì)量、密度、表面成分、大氣、磁場(chǎng)（如果存在）以及衛(wèi)星系統(tǒng)特征，以揭示其地質(zhì)演化歷史和太陽系形成的線索。2.解析思路：冥王星表面地貌多樣，至少包括：①心形區(qū)域（SputnikPlanitia）：一個(gè)巨大的氮冰平原，中心存在冥王星的“大黑斑”；②氮冰山脈（TritonMacula）：位于心形區(qū)域邊緣，由氮冰構(gòu)成的高聳山脈；③冰火山活動(dòng)區(qū)域：如“哈德利”和“可可亞”冰火山，噴發(fā)出水冰和氮冰羽流形成的暗色沉積物；④古老的、布滿撞擊坑的“高地”地貌：如“卡門”和“尼德蘭”地區(qū)，代表了冥王星形成早期或更古老的地質(zhì)時(shí)期。成因上，心形區(qū)域是冥王星形成早期冰火山活動(dòng)或內(nèi)部加熱導(dǎo)致的地殼塌陷形成；氮冰山脈是冰物質(zhì)從內(nèi)部上涌或冰殼變形隆起形成；冰火山活動(dòng)是內(nèi)部熱量使冰升華或融化噴發(fā)形成；古老高地則是長期積累的撞擊事件形成的。3.解析思路：谷神星雖然被歸類為矮行星，但其科學(xué)意義更多地體現(xiàn)在它作為______的研究上。答案是：主帶小行星（Main-beltAsteroid）。解析思路：谷神星位于火星和木星之間的小行星帶中，是已知最大的小行星。對(duì)其進(jìn)行探測(cè)，對(duì)于研究太陽系早期形成過程中殘留的原始物質(zhì)成分、行星形成過程中的物理過程（如碰撞、吸積）以及小行星帶的演化歷史具有極其重要的價(jià)值。它代表了太陽系最內(nèi)側(cè)區(qū)域的小天體類型，其研究有助于理解整個(gè)小行星帶的起源和多樣性。4.解析思路：人類探索冥王星及其他矮行星的主要科學(xué)驅(qū)動(dòng)力包括：①滿足對(duì)未知天體的天然好奇心，探索太陽系的邊界和最遠(yuǎn)端；②獲取關(guān)于太陽系早期形成和演化的直接證據(jù)。矮行星被認(rèn)為是太陽系形成早期盤狀物質(zhì)中的殘余物，研究它們可以幫助我們重建太陽系形成的歷史圖景，了解行星、衛(wèi)星和彗星等天體的起源和演化路徑；③檢驗(yàn)和發(fā)展行星科學(xué)理論，如行星形成模型、地質(zhì)演化理論、大氣物理等。通過觀測(cè)這些獨(dú)特天體的實(shí)際狀況，可以驗(yàn)證或修正現(xiàn)有理論；④提升深空探測(cè)技術(shù)能力，飛掠冥王星等任務(wù)是對(duì)人類遠(yuǎn)距離、高精度深空探測(cè)工程能力和科學(xué)儀器性能的一次重要考驗(yàn)。四、論述題解析思路：論述題應(yīng)首先明確矮行星在太陽系演化中的特殊地位（原始物質(zhì)殘余），然后結(jié)合“新視野號(hào)”對(duì)冥王星的具體發(fā)現(xiàn)（如大氣、表面成分異質(zhì)性、地質(zhì)活動(dòng)證據(jù)、衛(wèi)星系統(tǒng)等），逐一闡述這些發(fā)現(xiàn)如何為理解太陽系早期歷史和不同區(qū)域天體演化提供關(guān)鍵信息?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面展開：1.提供原始物質(zhì)樣本：矮行星（特別是柯伊伯帶矮行星）被認(rèn)為是太陽系形成早期盤狀氣體和塵埃中的“幸存者”，其組成成分（如冰的種類、揮發(fā)物含量、巖石成分）直接反映了太陽系形成時(shí)的化學(xué)組成和溫度條件。冥王星的發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)太陽系外圍區(qū)域物質(zhì)組成的認(rèn)知。2.揭示行星形成過程：矮行星的形成和演化過程（如吸積、碰撞、分異、內(nèi)部加熱、地質(zhì)活動(dòng)、大氣丟失或保持）與巨行星的形成和遷移密切相關(guān)。例如，柯伊伯帶的物質(zhì)分布可以反推巨行星（特別是海王星）的軌道歷史和遷移過程。冥王星系統(tǒng)的雙星特性也提供了關(guān)于晚期天體形成和相互作用的獨(dú)特案例。3.提供地質(zhì)演化的不同模式：對(duì)比不同矮行星（如冥王星的冰火山活動(dòng)、鬩神星的六邊形、谷神星的巖石地質(zhì)）的地質(zhì)狀態(tài)，可以揭示影響天體地質(zhì)演化的因素（如內(nèi)部熱量來源、自轉(zhuǎn)狀態(tài)、衛(wèi)星引力潮汐力等），理解不同區(qū)域天體可能經(jīng)歷的演化路徑。冥王星上觀測(cè)到的年輕地貌表明其內(nèi)部仍存在活躍的地質(zhì)過程