2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——行星系統(tǒng)的進(jìn)化路徑探究考試時(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)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.根據(jù)目前主流的星云假說(shuō)，太陽(yáng)系的形成始于：A.一顆年輕恒星附近的高密度氣體和塵埃云的引力坍縮B.宇宙大爆炸的直接產(chǎn)物C.附近超新星爆發(fā)的沖擊波D.兩個(gè)中年恒星系的碰撞2.原行星盤中，物質(zhì)按密度分異，通常形成：A.內(nèi)部以巖石和冰為主，外部以氣體為主的結(jié)構(gòu)B.內(nèi)部以氣體為主，外部以巖石和冰為主的結(jié)構(gòu)C.整體均勻分布的塵埃和氣體D.僅靠近中心原恒星的區(qū)域有物質(zhì)聚集3.與地球等類地行星相比，類木行星（如木星）形成的關(guān)鍵區(qū)別在于其原行星盤中的：A.溫度分布B.氣體塵埃比例C.引力坍縮速度D.原始構(gòu)成元素種類4.太陽(yáng)風(fēng)對(duì)早期行星系統(tǒng)演化的重要影響之一是：A.促進(jìn)行星內(nèi)部放射性元素分異B.削弱行星的引力束縛，導(dǎo)致小行星殘留C.吹走類地行星表面的輕元素，形成早期磁層D.直接導(dǎo)致行星軌道的劇烈變化5.行星系統(tǒng)演化的“清障”階段主要是指：A.行星形成初期，大量星子相互碰撞B.行星盤逐漸消散，星際介質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)C.行星軌道通過(guò)引力相互作用達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定D.行星內(nèi)部核心與幔層發(fā)生大規(guī)模物質(zhì)交換6.系外行星系統(tǒng)HR8799b、c、d被發(fā)現(xiàn)具有明顯的“塵埃帶”特征，這為研究：A.太陽(yáng)系外行星的宜居性提供了證據(jù)B.類似太陽(yáng)系行星系統(tǒng)的形成過(guò)程提供了線索C.恒星演化對(duì)行星的影響D.行星大氣成分的直接測(cè)量方法7.根據(jù)開(kāi)普勒定律，行星繞恒星公轉(zhuǎn)的軌道是：A.橢圓形，恒星位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B.正圓形，半徑恒定C.拋物線形D.雙曲線形8.行星地質(zhì)年代測(cè)定中，“鈾系法”主要適用于測(cè)定：A.星云的年齡B.行星表面的形成年齡C.行星內(nèi)部地幔的冷卻年齡D.小行星的撞擊年齡9.與太陽(yáng)系內(nèi)行星相比，系外行星系統(tǒng)（如Trappist-1系統(tǒng)）可能更易于觀測(cè)到其行星因?yàn)椋篈.這些系外行星通常體積更大B.這些恒星亮度更高C.這些行星更靠近其母恒星，軌道周期更短D.這些行星系統(tǒng)距離地球更近10.行星系統(tǒng)演化的研究有助于我們理解：A.地球生命起源的唯一途徑B.宇宙中可能存在生命的基本條件C.恒星生命周期的精確數(shù)值D.人類太空探索的唯一目的地二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.行星系統(tǒng)形成的主要理論是__________假說(shuō)。2.原行星盤中，靠近中心原恒星的區(qū)域溫度高，主要形成由__________組成的星子。3.木星等氣態(tài)巨行星的形成可能與捕獲了原行星盤中大量的__________有關(guān)。4.太陽(yáng)風(fēng)的主要成分是高能__________粒子流，對(duì)早期行星大氣有重要的__________作用。5.通過(guò)對(duì)系外行星系統(tǒng)的觀測(cè)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)與太陽(yáng)系相比，行星的__________和__________存在很大的多樣性。6.行星軌道的離心率反映了軌道的__________程度。7.行星內(nèi)部的放射性元素衰變是導(dǎo)致行星__________的主要熱源之一。8.研究行星系統(tǒng)演化路徑的重要途徑之一是分析行星表面的__________和__________記錄。9.“宜居帶”是指恒星周圍可能存在__________的行星軌道區(qū)域。10.行星系統(tǒng)從形成到達(dá)到目前觀測(cè)到的狀態(tài)，是一個(gè)漫長(zhǎng)的__________過(guò)程。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分。）1.簡(jiǎn)述星子碰撞在行星形成過(guò)程中的作用。2.解釋什么是太陽(yáng)風(fēng)，及其對(duì)早期地球大氣層演化的影響。3.列舉至少三個(gè)太陽(yáng)系內(nèi)不同行星系統(tǒng)演化路徑的關(guān)鍵特征。四、論述題（每題10分，共20分。）1.論述行星系統(tǒng)形成過(guò)程中的“清障”機(jī)制及其對(duì)行星軌道演化的意義。2.結(jié)合對(duì)系外行星系統(tǒng)的觀測(cè)證據(jù)，討論當(dāng)前行星系統(tǒng)形成與演化理論面臨的挑戰(zhàn)和未解之謎。---試卷答案一、選擇題1.A2.A3.B4.C5.C6.B7.A8.D9.C10.B二、填空題1.星云2.巖石3.氫氣/氦氣4.質(zhì)子/電子；剝離/吹散5.大小；種類6.偏心率7.熔融/分異8.撞擊坑；地質(zhì)年代9.生命存在的可能10.演化三、簡(jiǎn)答題1.答案：星子碰撞是行星形成過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。初期，通過(guò)吸積作用形成的星子（大小從塵埃顆粒到小行星）在引力作用下相互靠近。通過(guò)碰撞和引力捕獲，星子逐漸合并，體積和質(zhì)量不斷增大，最終形成了行星的雛形（星子）。不同規(guī)模的碰撞對(duì)行星的最終組成和結(jié)構(gòu)有著深遠(yuǎn)影響，例如大型碰撞可能導(dǎo)致行星的分裂、重組成分交換或大氣層的形成/損失。解析思路：考察對(duì)星子碰撞在行星形成階段作用的理解。需要回答碰撞如何發(fā)生（吸積后的星子靠近）、碰撞的結(jié)果（合并增大、形成雛形）以及碰撞的影響（對(duì)組成和結(jié)構(gòu)的影響）?；卮鹦韬w從微小星子到行星雛形的轉(zhuǎn)變過(guò)程。2.答案：太陽(yáng)風(fēng)是指從太陽(yáng)日冕持續(xù)向外高速流出的等離子體（主要是質(zhì)子和電子）組成的粒子流。它對(duì)早期地球大氣層演化的影響主要體現(xiàn)在：太陽(yáng)風(fēng)的沖擊壓力和帶電粒子能夠剝離早期地球較輕的大氣成分（如氫、氦），使得地球難以保留像木星那樣濃厚的大氣層。同時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)的作用也促進(jìn)了早期地球磁場(chǎng)的形成（作為一種保護(hù)機(jī)制）。解析思路：考察對(duì)太陽(yáng)風(fēng)定義及其對(duì)早期行星大氣影響的理解。需要準(zhǔn)確描述什么是太陽(yáng)風(fēng)（成分、來(lái)源），并解釋其對(duì)早期大氣（特別是輕元素）的物理作用（剝離），以及可能對(duì)行星磁場(chǎng)產(chǎn)生的間接影響。3.答案：太陽(yáng)系內(nèi)不同行星系統(tǒng)演化路徑的關(guān)鍵特征包括：*類地行星與類木行星的明確分野：形成于不同區(qū)域，密度、大小、組成差異巨大。*軌道系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性：大部分行星軌道相對(duì)穩(wěn)定（如低偏心率、低傾角），但存在軌道共振等復(fù)雜關(guān)系。*撞擊歷史的記錄：行星表面遍布撞擊坑，反映了太陽(yáng)系形成和演化過(guò)程中的劇烈碰撞事件。*大氣演化的多樣性：地球擁有活躍的大氣，而金星大氣濃密高溫，火星大氣稀薄，木星和土星擁有巨大的行星磁層和濃厚大氣。*內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分異：行星內(nèi)部形成了地核、地幔、地殼等不同圈層結(jié)構(gòu)。*（可能涉及）系外行星系統(tǒng)的啟發(fā)：發(fā)現(xiàn)更多樣化的行星系統(tǒng)，挑戰(zhàn)了太陽(yáng)系模式的普適性。解析思路：考察對(duì)太陽(yáng)系（或更廣泛）行星系統(tǒng)演化共性特征的理解。要求能從宏觀結(jié)構(gòu)（類型分布）、動(dòng)力學(xué)（軌道）、表面地質(zhì)（撞擊坑）、成分（大氣、內(nèi)部）、演化歷史等多個(gè)維度列舉關(guān)鍵特征。四、論述題1.答案：行星系統(tǒng)形成后的“清障”階段，主要通過(guò)引力相互作用和碰撞，清除行星軌道附近剩余的星子、行星胚胎和其他天體。這個(gè)過(guò)程對(duì)行星軌道演化的意義在于：*建立軌道穩(wěn)定性：清除了軌道附近的競(jìng)爭(zhēng)者，使得行星能夠穩(wěn)定地在其軌道上運(yùn)行，避免了頻繁的劇烈碰撞。*塑造最終軌道參數(shù)：清障過(guò)程本身以及與已成行星的引力交換，會(huì)改變行星的軌道離心率和傾角，使其達(dá)到目前觀測(cè)到的狀態(tài)。例如，通過(guò)引力散射，行星可能被彈射出去（如某些矮行星），或者被推入更穩(wěn)定或更緊密的軌道。*形成行星系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：清障有助于形成類似柯伊伯帶、奧爾特云等剩余物質(zhì)集中區(qū)域，定義了行星系統(tǒng)的邊界。解析思路：考察對(duì)“清障”機(jī)制（物理過(guò)程）及其后果（對(duì)軌道演化的影響）的深入理解。需要解釋清障如何發(fā)生（引力作用、碰撞），以及它如何導(dǎo)致軌道穩(wěn)定化、軌道參數(shù)的改變（大小、形狀、方向），并可能涉及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的形成?；卮饝?yīng)體現(xiàn)過(guò)程和結(jié)果的關(guān)系。2.答案：結(jié)合系外行星系統(tǒng)的觀測(cè)證據(jù)，當(dāng)前行星系統(tǒng)形成與演化理論面臨的挑戰(zhàn)和未解之謎包括：*行星大小的分布：發(fā)現(xiàn)了大量介于類地行星和氣態(tài)巨行星之間的“超級(jí)地球”和“迷你海王星”，其形成機(jī)制（是直接形成還是捕獲氣體）尚不明確，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的基于原行星盤密度的形成理論。*行星軌道的多樣性：觀測(cè)到許多具有高偏心率、高傾角甚至相互交叉軌道的行星系統(tǒng)，這些軌道的長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及形成機(jī)制（如快速氣體剝離、三體相互作用）仍是研究難點(diǎn)。*類地行星的豐度與組成：在近恒星區(qū)域發(fā)現(xiàn)了大量類地行星，但其具體組成（巖石、冰含量）、形成時(shí)間差異以及宜居性條件（如水的存在和分布）仍需深入研究。*氣體巨行星的形成位置：一些被觀測(cè)到的氣態(tài)巨行星位于遠(yuǎn)離其母恒星的區(qū)域，其形成和遷移（如快速遷移、遠(yuǎn)距離遷移）的機(jī)制需要更復(fù)雜的理論解釋。*原行星盤的觀測(cè)與