2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫——行星演化過程中的地質(zhì)變化考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.行星早期主要通過________和________過程發(fā)生物質(zhì)分異。2.地幔對流的主要驅(qū)動力是________和放射性元素衰變產(chǎn)生的________。3.板塊構(gòu)造是地球等類地行星內(nèi)部________作用與表面________作用相互耦合的產(chǎn)物。4.撞擊坑的形態(tài)特征，如中央峰和射流層，是________事件的重要記錄。5.行星表面________作用是改變地貌和塑造地表形態(tài)的重要動力之一。6.氣態(tài)巨行星的快速形成模型是________。7.火山活動是行星________和________演化的重要表現(xiàn)形式。8.通過分析行星光譜，科學(xué)家可以推斷其表面的________和________信息。9.類地行星的地質(zhì)活動通常與其內(nèi)部________的狀態(tài)密切相關(guān)。10.冰巨行星的“冰”主要指________和________等揮發(fā)性物質(zhì)的冰。二、選擇題（每題2分，共30分。請將正確選項字母填在題號后括號內(nèi)）1.下列哪項不是行星分異的主要動力？（）A.重力作用B.撞擊加熱C.旋轉(zhuǎn)離心力D.壓實作用2.地球內(nèi)部放射性元素衰變主要集中分布在？（）A.地殼B.地幔C.地核D.地幔和地核3.“大冰期”假說認為，月球的形成主要是由于？（）A.分異作用B.撞擊作用C.火山噴發(fā)D.隕石撞擊4.下列哪種地貌通常與板塊俯沖作用密切相關(guān)？（）A.火山島弧B.大陸裂谷C.撞擊盆地D.河流沖積扇5.哪種地質(zhì)過程主要發(fā)生在行星表面，且不依賴于液態(tài)水？（）A.化學(xué)風(fēng)化B.冰的侵蝕C.風(fēng)的侵蝕D.水的侵蝕6.木星的大紅斑被認為是？（）A.持續(xù)活躍的盾狀火山B.大型反氣旋風(fēng)暴C.撞擊坑D.板塊邊界7.土星環(huán)主要由什么物質(zhì)構(gòu)成？（）A.巖石B.冰C.氣體D.沙子8.伽馬射線光譜儀主要用于探測行星表面的？（）A.磁場B.電磁場C.元素組成D.大氣密度9.火星表面廣泛分布的“水手谷”最可能是由什么形成的？（）A.火山活動B.撞擊事件C.地殼斷裂D.風(fēng)蝕作用10.與地球相比，金星缺乏板塊構(gòu)造的原因最可能是？（）A.體積太小B.內(nèi)部放射性元素含量太低C.旋轉(zhuǎn)速度太慢D.缺乏液態(tài)水11.下列哪個行星被認為具有全球性液態(tài)地核？（）A.水星B.金星C.木星D.天王星12.行星表面的風(fēng)蝕地貌，如風(fēng)蝕洼地，主要分布在？（）A.潮濕地區(qū)B.寒冷地區(qū)C.干燥多風(fēng)地區(qū)D.海洋沿岸13.“系統(tǒng)形成論”認為太陽系是在一個巨大的________云中通過________過程形成的。（）A.氣體，吸積B.液體，擴散C.固體，碰撞D.氣體，碰撞14.下列哪顆行星的磁場最強？（）A.地球B.火星C.木星D.土星15.探測器對系外行星進行transit法測光時，主要觀測的是？（）A.行星大氣成分B.行星表面溫度C.行星直徑D.行星質(zhì)量三、名詞解釋（每題4分，共20分）1.行星分異2.地幔對流3.撞擊坑共振4.風(fēng)化作用5.冰火山活動四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述類地行星內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成的主要原因。2.比較板塊構(gòu)造和整體對流兩種行星內(nèi)部熱傳輸方式的異同。3.簡述撞擊事件對行星早期地質(zhì)演化的主要影響。4.為什么說觀測和分析行星的撞擊坑是研究其地質(zhì)年齡和演化歷史的重要手段？五、論述題（每題10分，共30分）1.詳細闡述地幔對流對行星表面地質(zhì)過程（如造山、裂谷、火山活動等）的影響機制。2.以地球和火星為例，比較分析它們在地質(zhì)演化方面的主要異同點及其原因。3.結(jié)合當前的空間探測技術(shù)，論述我們是如何研究遙遠系外行星的地質(zhì)演化和潛在宜居性的？試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.吸積，熔融2.地幔熱流，熱量3.對流，構(gòu)造4.撞擊5.風(fēng)化6.星云吸積7.內(nèi)部熱，表面形態(tài)8.化學(xué)成分，礦物組成9.內(nèi)部熱源10.水，氨二、選擇題（每題2分，共30分。請將正確選項字母填在題號后括號內(nèi)）1.D2.D3.B4.A5.C6.B7.B8.C9.C10.D11.C12.C13.A14.C15.C三、名詞解釋（每題4分，共20分）1.行星分異：指行星在形成早期，由于內(nèi)部不透明體（如放射性元素）衰變、重元素下沉、輕元素上浮等原因，導(dǎo)致物質(zhì)按照密度不同發(fā)生分層的物理過程，形成地核、地幔、地殼等不同圈層結(jié)構(gòu)。**解析思路：*考察對行星早期形成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本原理的理解。答案需包含物質(zhì)分層、密度差異、重力作用、主要原因（放射性加熱等）等關(guān)鍵要素。2.地幔對流：指地幔物質(zhì)在溫度差、密度差等因素驅(qū)動下發(fā)生的緩慢循環(huán)流動。它是傳遞熱量、驅(qū)動板塊構(gòu)造運動的主要機制。**解析思路：*考察對行星內(nèi)部熱傳輸主要方式的理解。答案需包含物質(zhì)流動、驅(qū)動因素（熱、密度）、作用（傳熱、驅(qū)動板塊）等核心概念。3.撞擊坑共振：指多個大型撞擊事件在時間上周期性重復(fù)發(fā)生的現(xiàn)象，通常認為與行星軌道參數(shù)（如軌道共振）的長期變化有關(guān)。**解析思路：*考察對行星早期撞擊歷史和動力學(xué)過程的理解。答案需解釋撞擊事件的周期性、時間重復(fù)性以及與軌道參數(shù)變化（共振）的關(guān)系。4.風(fēng)化作用：指地表巖石、礦物在太陽輻射、溫度變化、大氣成分、水、冰、風(fēng)等外部因素作用下發(fā)生的物理碎裂和化學(xué)分解的總稱。它是塑造地表形態(tài)和土壤形成的第一步。**解析思路：*考察對地表物質(zhì)改造基本過程的理解。答案需包含作用對象（巖石礦物）、影響因素（多種外部因素）、作用結(jié)果（碎裂、分解、土壤形成）。5.冰火山活動：指行星（如木衛(wèi)二、土衛(wèi)二）內(nèi)部液態(tài)水（通常含水冰）在壓力作用下，通過裂縫或通道噴涌至表面的活動。其噴發(fā)物可以是水冰、水蒸氣，也可能含有溶解的鹽分和巖石碎屑。**解析思路：*考察對冰巨行星或冰矮星特殊地質(zhì)活動的理解。答案需包含噴發(fā)物的主要成分（水冰、水蒸氣等）、驅(qū)動機制（內(nèi)部液態(tài)水壓力）、發(fā)生地點（冰封衛(wèi)星）。四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述類地行星內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成的主要原因。類地行星（如地月系、火星系）內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要形成于其早期演化階段。當行星通過吸積作用快速增長到足夠大時，巨大的引力導(dǎo)致其內(nèi)部發(fā)生劇烈的熔融。同時，放射性元素（如鈾、釷、鉀）的衰變產(chǎn)生大量熱量，進一步加劇了行星的熔融狀態(tài)。在高溫高壓下，密度較大的物質(zhì)（如鐵、鎳）下沉，形成致密的地核；密度中等的物質(zhì)（如硅酸鹽）則匯聚形成地幔；密度最小的物質(zhì)（如硅鋁酸鹽）則上浮，最終凝固形成地殼。這一過程稱為行星分異，是類地行星內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)形成的主要原因。**解析思路：*考察對類地行星形成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)成因的掌握。答案需涵蓋吸積、熔融、放射性加熱、物質(zhì)密度差異、重力分異等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.比較板塊構(gòu)造和整體對流兩種行星內(nèi)部熱傳輸方式的異同。相同點：兩者都是行星內(nèi)部將熱量從內(nèi)部向外部傳遞的主要機制，都以物質(zhì)（固態(tài)、液態(tài)或部分熔融體）的宏觀運動來實現(xiàn)熱量傳遞。不同點：板塊構(gòu)造主要發(fā)生在具有剛性外殼（地殼和上地幔頂部）的行星（如地球）上，熱量的傳遞伴隨著大規(guī)模、相對剛性的板塊的移動和俯沖。整體對流則主要發(fā)生在缺乏明顯剛性外殼的行星（如早期地球、金星、木星等）或行星內(nèi)部深處，表現(xiàn)為物質(zhì)在更大尺度上的、相對連續(xù)的循環(huán)流動，不涉及大型板塊的離散運動。**解析思路：*考察對不同熱傳輸模型特征的理解和比較能力。答案需明確指出兩者的共性（傳熱機制）和差異性（發(fā)生條件、物質(zhì)狀態(tài)、運動形式）。3.簡述撞擊事件對行星早期地質(zhì)演化的主要影響。撞擊事件是行星早期地質(zhì)演化中極其重要的驅(qū)動力。巨大的撞擊能量可以導(dǎo)致行星表面和近地表物質(zhì)熔融、汽化，引發(fā)大規(guī)模的全球性熔融或“熔融洋”；強烈的撞擊壓力和加熱可以改變物質(zhì)狀態(tài)，甚至可能導(dǎo)致元素間的核嬗變（如形成人造同位素）；撞擊產(chǎn)生的濺射物質(zhì)可以覆蓋整個行星表面，形成特殊的撞擊熔巖平原或覆蓋層；大型撞擊坑的形成不僅改變了地貌，也記錄了行星形成初期的天體撞擊環(huán)境；持續(xù)的撞擊作用塑造了行星的早期地貌格局，并可能影響行星的軌道和自轉(zhuǎn)狀態(tài)。**解析思路：*考察對撞擊地質(zhì)學(xué)基本概念及其早期影響的理解。答案需涵蓋撞擊的物理效應(yīng)（熔融、汽化、壓力）、化學(xué)效應(yīng)（核嬗變）、地貌影響（濺射、撞擊坑）、環(huán)境及軌道影響等方面。4.為什么說觀測和分析行星的撞擊坑是研究其地質(zhì)年齡和演化歷史的重要手段？撞擊坑具有相對穩(wěn)定的地貌形態(tài)和演化特征，其數(shù)量、大小、形狀、分布以及坑內(nèi)次生撞擊坑的發(fā)育狀況等信息，對于研究行星的地質(zhì)年齡和演化歷史至關(guān)重要。通常，撞擊坑越密集，表明該區(qū)域的地質(zhì)年齡越老（因為后續(xù)地質(zhì)活動會侵蝕或覆蓋撞擊坑）；通過統(tǒng)計撞擊坑的大小分布，可以利用撞擊速率模型反推行星形成以來的時間尺度，即所謂的“撞擊記錄法”；分析撞擊坑的形態(tài)特征可以揭示形成時的撞擊能量、速度和角度等信息；對比不同區(qū)域或不同行星的撞擊坑特征，可以揭示行星表面地質(zhì)活動的強度和類型（如風(fēng)蝕、水蝕會改變坑的形態(tài)），從而推斷行星的地質(zhì)演化路徑和環(huán)境變遷。**解析思路：*考察對撞擊坑作為地質(zhì)“時鐘”和“記錄本”作用的理解。答案需解釋撞擊坑與年齡的關(guān)系、撞擊坑統(tǒng)計與年齡估算、撞擊坑形態(tài)與形成條件、撞擊坑對比與演化推斷等原理。五、論述題（每題10分，共30分）1.詳細闡述地幔對流對行星表面地質(zhì)過程（如造山、裂谷、火山活動等）的影響機制。地幔對流是行星內(nèi)部熱傳遞的主要方式，它通過驅(qū)動地幔物質(zhì)的循環(huán)流動，深刻地影響著行星表面的地質(zhì)過程。首先，地幔對流產(chǎn)生的熱流是行星表面火山活動的直接熱源。當熱的地幔物質(zhì)上升到達地表時，會形成火山噴發(fā)，建造火山山脈或火山島?；鹕交顒拥膹姸群头植寂c地幔上升流的位置和強度密切相關(guān)。其次，地幔對流的冷卻作用和物質(zhì)下沉也會導(dǎo)致地表的收縮和沉降，這可能引發(fā)大規(guī)模的構(gòu)造斷裂，形成裂谷帶。例如，東非大裂谷的形成被認為與印度-澳大利亞板塊推動地幔物質(zhì)上涌有關(guān)。此外，地幔對流的側(cè)向流動和不同對流流體的相互作用，會在地表引起強烈的水平擠壓或拉張應(yīng)力，導(dǎo)致地殼的變形、褶皺和抬升，形成巨大的造山帶。例如，喜馬拉雅山脈的形成就是印度板塊與歐亞板塊碰撞，導(dǎo)致地幔物質(zhì)上涌、地殼縮短和增厚的結(jié)果，這背后也受到地幔對流的驅(qū)動和調(diào)節(jié)。最后，地幔對流的模式（如板塊構(gòu)造或整體對流）決定了地表構(gòu)造格局的整體特征。板塊構(gòu)造模式下，地表被大型、相對移動的板塊分割；整體對流模式下，地表構(gòu)造可能更為連續(xù)和均勻?？傊蒯α魍ㄟ^提供熱量和動力，驅(qū)動著火山活動、控制著裂谷的形成、引發(fā)著造山運動，是塑造行星表面地質(zhì)面貌的核心機制。**解析思路：*考察對地幔對流與表面地質(zhì)過程之間因果關(guān)系的深入理解和闡述能力。答案需分別論述地幔對流如何通過熱循環(huán)驅(qū)動火山、通過物質(zhì)沉降引發(fā)裂谷、通過應(yīng)力傳遞導(dǎo)致造山，并總結(jié)其對整體構(gòu)造格局的影響。2.以地球和火星為例，比較分析它們在地質(zhì)演化方面的主要異同點及其原因。地球和火星是太陽系內(nèi)最相似的類地行星，它們的地質(zhì)演化既有顯著的不同，也有某些相似之處。相似點：兩者都經(jīng)歷了早期熔融和分異，形成了地核、地幔、地殼結(jié)構(gòu)；兩者表面都存在火山活動記錄；兩者都被撞擊形成了大量撞擊坑；兩者都擁有或曾經(jīng)擁有液態(tài)水，并在表面留下了水蝕地貌的證據(jù)。不同點：地球擁有活躍的板塊構(gòu)造體系，導(dǎo)致地殼不斷更新，地表過程劇烈；而火星目前板塊構(gòu)造活動微弱或基本停止，地殼相對穩(wěn)定，以改造為主。地球內(nèi)部熱流較高，地幔對流活躍，擁有強磁場和活躍的全球性水循環(huán)；火星內(nèi)部熱流顯著降低，地幔對流減弱，磁場微弱且呈現(xiàn)局部的“磁異?！保h(huán)基本停止。地球形成了厚實、多樣化的地殼，并擁有豐富的液態(tài)水；火星地殼較薄、均一性較高，液態(tài)水已基本消失或僅存在于地下。原因分析：造成這些差異的主要原因是地球和火星形成后獲取和保留熱量的能力不同。地球的質(zhì)量和半徑更大，引力更強，能捕獲更多氣體形成厚厚的大氣層，并且早期放射性元素含量可能更高，導(dǎo)致內(nèi)部持續(xù)產(chǎn)生大量熱量，并有效阻止了內(nèi)部熱量散失（如溫室效應(yīng)、板塊俯沖帶走熱量）。而火星質(zhì)量較小，引力較弱，大氣層稀薄，早期放射性元素含量相對較低，導(dǎo)致內(nèi)部熱量散失較快，內(nèi)部活力逐漸衰退。這種內(nèi)部熱狀態(tài)的差異是導(dǎo)致兩者地質(zhì)演化路徑根本不同的關(guān)鍵因素。**解析思路：*考察對比分析不同行星地質(zhì)特征的能力。答案需先列出地球和火星在地質(zhì)演化上的主要共同點和不同點（涵蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造活動、熱狀態(tài)、水圈、磁場等方面），然后重點分析造成這些差異的根本原因，即內(nèi)部熱量獲取、保留和散失能力的差異。3.結(jié)合當前的空間探測技術(shù)，論述我們是如何研究遙遠系外行星的地質(zhì)演化和潛在宜居性的？研究遙遠系外行星的地質(zhì)演化和潛在宜居性，目前主要依賴于間接的、基于觀測的技術(shù)手段，因為直接成像和探測極其困難。當前主要的空間探測技術(shù)及其應(yīng)用包括：首先，凌日法（TransitMethod）和徑向速度法（RadialVelocityMethod）主要用于發(fā)現(xiàn)系外行星并獲取其基本物理參數(shù)，如質(zhì)量、半徑和軌道周期。雖然這些方法本身不直接提供地質(zhì)信息，但它們是后續(xù)研究的起點。結(jié)合行星系統(tǒng)演化模型，可以推算出行星形成后的年齡，進而對其地質(zhì)演化階段進行初步判斷。其次，測光法（TransitPhotometry）通過監(jiān)測行星凌日時宿主恒星光度的微小變化，可以推算行星的半徑和大氣透明度（如果大氣存在）。通過分析測光數(shù)據(jù)中的相位曲線（PhaseCurve），可以探測行星表面的反照率、溫度分布以及大