2025年大學(xué)《行星科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——火星地下水資源探測(cè)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、火星表面的水冰主要分布在哪些區(qū)域？請(qǐng)簡(jiǎn)述這些區(qū)域的地理和氣候特征。二、比較雷達(dá)探測(cè)技術(shù)和重力探測(cè)技術(shù)在火星地下水資源探測(cè)中的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。三、火星奧德賽號(hào)探測(cè)器利用中子輻射計(jì)探測(cè)到了火星中子異常區(qū)，解釋這種現(xiàn)象可能意味著什么，并說(shuō)明中子輻射計(jì)探測(cè)地下水資源的原理。四、簡(jiǎn)要描述火星地下水資源鉆探技術(shù)的主要步驟和面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。五、假設(shè)你是一名火星地下水資源探測(cè)任務(wù)的設(shè)計(jì)者，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)探測(cè)方案，包括選擇主要的探測(cè)技術(shù)、確定探測(cè)區(qū)域、制定探測(cè)步驟等。六、根據(jù)以下模擬的雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)（單位：回波強(qiáng)度），分析該區(qū)域地下水的分布情況。```深度（米）:050100150200250300回波強(qiáng)度（dB）：-30-25-20-15-10-50```請(qǐng)解釋你的分析過(guò)程和結(jié)論。七、討論火星地下水的化學(xué)成分對(duì)其可利用性可能產(chǎn)生的影響。八、火星地下水資源探測(cè)對(duì)未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)和人類在火星的生存可能產(chǎn)生哪些影響？請(qǐng)舉例說(shuō)明。試卷答案一、主要分布在高緯度地區(qū)的永久陰影坑、中緯度地區(qū)的次永久陰影坑以及赤道地區(qū)的地下冰層。這些區(qū)域通常具有極端低溫、日照不足的特點(diǎn)，使得水冰能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。解析：此題考察學(xué)生對(duì)火星水冰分布區(qū)域的掌握。高緯度永久陰影坑由于長(zhǎng)期處于陰影中，溫度極低，是水冰最穩(wěn)定存在的區(qū)域。中緯度次永久陰影坑雖然溫度波動(dòng)較大，但在某些區(qū)域水冰也能穩(wěn)定存在。赤道地區(qū)雖然溫度較高，但在一些地下深處或特定地貌下也存在地下冰層。二、雷達(dá)探測(cè)技術(shù)通過(guò)發(fā)射電磁波并接收反射信號(hào)來(lái)探測(cè)地下結(jié)構(gòu)，原理是利用不同介質(zhì)的電磁波反射特性差異。優(yōu)點(diǎn)是穿透能力強(qiáng)，可以探測(cè)較深層的地下水，缺點(diǎn)是易受地形和地表覆蓋物影響，且難以精確測(cè)定地下水的物理化學(xué)性質(zhì)。重力探測(cè)技術(shù)通過(guò)測(cè)量重力場(chǎng)的變化來(lái)探測(cè)地下密度異常，原理是地下密度分布不均會(huì)導(dǎo)致重力場(chǎng)變化。優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)范圍廣，可以提供大尺度的地下結(jié)構(gòu)信息，缺點(diǎn)是靈敏度較低，對(duì)淺層和小規(guī)模地下水體的探測(cè)效果不佳。解析：此題考察學(xué)生對(duì)兩種主要火星地下水資源探測(cè)技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)的比較。雷達(dá)探測(cè)利用電磁波反射，重力探測(cè)利用重力場(chǎng)變化，兩者原理不同。比較優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)，需從探測(cè)深度、受地表影響、信息獲取等方面進(jìn)行分析。三、中子輻射計(jì)探測(cè)到的火星中子異常區(qū)可能意味著該區(qū)域下方存在水冰。原理是水冰含量高的區(qū)域會(huì)吸收周圍物質(zhì)的氫原子，導(dǎo)致中子數(shù)量減少，從而在輻射計(jì)上形成中子異常區(qū)。解析：此題考察學(xué)生對(duì)中子輻射計(jì)探測(cè)地下水資源的原理及其在火星探測(cè)中的應(yīng)用理解。中子與氫原子有強(qiáng)烈的相互作用，水冰富含氫，因此可以通過(guò)探測(cè)中子數(shù)量變化來(lái)推斷水冰的存在。四、主要步驟包括：選擇合適的鉆探地點(diǎn)、準(zhǔn)備鉆探設(shè)備和樣本采集裝置、進(jìn)行鉆探作業(yè)、采集地下樣品、對(duì)樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)或返回地球的分析。面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)包括：火星的低氣壓和低溫環(huán)境對(duì)設(shè)備的影響、鉆探過(guò)程中的樣本擾動(dòng)、如何有效采集和保存地下樣品等。解析：此題考察學(xué)生對(duì)火星地下水資源鉆探技術(shù)的了解。需要掌握鉆探的基本流程，并認(rèn)識(shí)到火星特殊環(huán)境帶來(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)，如低氣壓導(dǎo)致的設(shè)備散熱問(wèn)題、低溫對(duì)材料性能的影響等。五、探測(cè)方案設(shè)計(jì)：首先，利用遙感技術(shù)和已有的探測(cè)數(shù)據(jù)（如中子輻射計(jì)、雷達(dá)數(shù)據(jù)）初步圈定潛在的地下水資源區(qū)域；其次，選擇中子異常區(qū)或雷達(dá)探測(cè)到水冰跡象的區(qū)域作為重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域；然后，部署雷達(dá)探測(cè)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)，確定地下水的深度和分布范圍；最后，根據(jù)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果，選擇合適的地點(diǎn)進(jìn)行鉆探，采集地下樣品進(jìn)行分析，驗(yàn)證地下水的存在及其可利用性。解析：此題考察學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和方案設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)方案需要邏輯清晰，步驟合理，充分利用現(xiàn)有探測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合不同探測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行綜合部署。六、該區(qū)域在深度0-150米范圍內(nèi)回波強(qiáng)度較弱，說(shuō)明該層可能存在低電導(dǎo)率介質(zhì)（如巖石或干燥土壤），在200-300米深度回波強(qiáng)度增強(qiáng)，表明該深度存在高電導(dǎo)率介質(zhì)（如地下水或含水土壤），地下水可能主要分布在200-300米深度。解析：此題考察學(xué)生對(duì)雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)的分析和解釋能力。需要理解回波強(qiáng)度與地下介質(zhì)電導(dǎo)率的關(guān)系，并根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)推斷地下水的分布深度。七、火星地下水的化學(xué)成分對(duì)其可利用性有重要影響。例如，高鹽度的水不利于生命生存，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的凈化處理；含有高濃度重金屬或有害化學(xué)物質(zhì)的水則不能直接飲用，需要進(jìn)行嚴(yán)格的處理和過(guò)濾。解析：此題考察學(xué)生對(duì)火星地下水可利用性影響因素的理解。需要認(rèn)識(shí)到地下水的化學(xué)成分是評(píng)估其是否適合生命生存或人類利用的關(guān)鍵因素，不同成分需要不同的處理方法。八、火星地下水資源探測(cè)對(duì)未來(lái)的火星探測(cè)任務(wù)和人類在火星的生存具有重要意義。例如，水是生命之源，可以為未來(lái)在火星的殖民提供飲用水和農(nóng)業(yè)用水；水