2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——木星系的衛(wèi)星與環(huán)境研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪一顆伽利略衛(wèi)星以其劇烈的火山活動(dòng)而聞名？()A.EuropaB.GanymedeC.CallistoD.Io2.木星磁場(chǎng)的強(qiáng)度大約是地球磁場(chǎng)的多少倍？()A.2倍B.10倍C.20倍D.100倍3.木星大紅斑的主要成分被認(rèn)為是？()A.水蒸氣云B.硫化物云C.氦氣云D.紅色塵?；蚧衔?.導(dǎo)致木衛(wèi)一（Io）內(nèi)部劇烈活動(dòng)的主要能量來源是？()A.木星的潮汐力B.太陽(yáng)輻射能C.衛(wèi)星自身放射性D.與其他衛(wèi)星的碰撞5.下列哪個(gè)探測(cè)器對(duì)木星系統(tǒng)的探測(cè)貢獻(xiàn)最為重大？()A.VoyagerB.CassiniC.JunoD.Galileo6.木星環(huán)主要由什么物質(zhì)構(gòu)成？()A.冰塊和巖石碎屑B.氣態(tài)氫和氦C.液態(tài)水D.持續(xù)的氣體噴流7.范艾倫輻射帶是由什么構(gòu)成的？()A.木星的衛(wèi)星B.木星的大氣成分C.來自太陽(yáng)的高能帶電粒子D.木星的磁場(chǎng)捕獲的星際塵埃8.木星的自轉(zhuǎn)周期大約是多少？()A.24小時(shí)B.9小時(shí)C.12小時(shí)D.36小時(shí)9.下列哪一顆伽利略衛(wèi)星被認(rèn)為擁有一個(gè)隱藏的液態(tài)水海洋？()A.IoB.EuropaC.GanymedeD.Callisto10.木星大氣的主要成分與太陽(yáng)相似，最豐富的元素是？()A.氧B.氮C.氫和氦D.氬二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.木星是太陽(yáng)系中最大的行星，其質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的______倍。2.伽利略衛(wèi)星是首批通過______號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)環(huán)繞木星運(yùn)行的四大衛(wèi)星。3.木星強(qiáng)大的磁場(chǎng)能夠捕獲來自太陽(yáng)的______帶電粒子，形成范艾倫輻射帶。4.木衛(wèi)二（Europa）表面冰層之下存在一個(gè)被認(rèn)為是______的液態(tài)水海洋。5.木星大紅斑是一個(gè)持續(xù)了至少______年的巨大反氣旋風(fēng)暴。6.木星的大氣主要由氫和氦組成，此外還含有少量的______、甲烷和水汽等。7.木星環(huán)系統(tǒng)主要由微小的冰塊和巖石碎屑構(gòu)成，這些物質(zhì)主要由伽利略衛(wèi)星______和______的物質(zhì)構(gòu)成。8.______是目前唯一專門針對(duì)木星系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)的新一代任務(wù)，其主要目標(biāo)是研究木星的大氣、磁場(chǎng)和伽利略衛(wèi)星。三、名詞解釋（每題3分，共15分。請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言解釋下列術(shù)語(yǔ)。）1.潮汐加熱2.木星磁層頂3.衛(wèi)星探測(cè)任務(wù)4.木星輻射帶5.伽利略衛(wèi)星四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。）1.簡(jiǎn)述木星系伽利略四大衛(wèi)星的相對(duì)大小和與木星的距離關(guān)系。2.簡(jiǎn)要說明木星磁場(chǎng)是如何形成以及其強(qiáng)度為何如此強(qiáng)大的。3.解釋木星大紅斑的觀測(cè)特征及其可能的物理成因。4.簡(jiǎn)述木星衛(wèi)星與木星磁層之間的主要相互作用。五、論述題（10分。請(qǐng)就以下問題展開論述。）結(jié)合你對(duì)木星衛(wèi)星（如Io,Europa,Ganymede,Callisto）的研究，論述探索木星系衛(wèi)星（特別是Europa和Ganymede）對(duì)于理解太陽(yáng)系早期演化以及尋找地外生命的意義何在，并提及相關(guān)的探測(cè)任務(wù)或計(jì)劃。試卷答案一、選擇題1.D2.D3.D4.A5.D6.A7.C8.B9.B10.C二、填空題1.3182.伽利略3.太陽(yáng)風(fēng)4.全球性5.3506.氨氣7.木衛(wèi)四；木衛(wèi)五8.EuropaClipper三、名詞解釋1.潮汐加熱：指天體（如衛(wèi)星）由于受到中心天體（如行星）的潮汐力作用，導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生摩擦生熱的現(xiàn)象。Io由于與木星和伽利略其他衛(wèi)星的軌道共振，受到強(qiáng)烈的潮汐力，使其內(nèi)部持續(xù)加熱，導(dǎo)致其表面火山活動(dòng)劇烈。2.木星磁層頂：指木星磁層與太陽(yáng)風(fēng)相互作用形成的邊界。太陽(yáng)風(fēng)粒子在此區(qū)域被木星磁場(chǎng)的磁層頂bowshock阻擋，形成磁層頂界面，是行星磁層與星際空間的分界線。3.衛(wèi)星探測(cè)任務(wù)：指利用人造航天器對(duì)行星的衛(wèi)星進(jìn)行近距離觀測(cè)、采樣、探測(cè)等活動(dòng)的空間探索工程。例如，伽利略號(hào)探測(cè)器對(duì)木星四大衛(wèi)星的長(zhǎng)期環(huán)繞探測(cè)，以及即將執(zhí)行的EuropaClipper任務(wù)。4.木星輻射帶：指木星強(qiáng)大磁場(chǎng)捕獲并束縛在行星周圍空間中的高能帶電粒子（主要是電子和離子）所形成的區(qū)域。這些粒子被磁場(chǎng)引導(dǎo)并圍繞木星運(yùn)動(dòng)，對(duì)空間探測(cè)器可能造成威脅，也對(duì)木星衛(wèi)星環(huán)境產(chǎn)生重要影響。5.伽利略衛(wèi)星：指由伽利略號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)的環(huán)繞木星運(yùn)行的四大天然衛(wèi)星，按離木星由近及遠(yuǎn)的順序分別為木衛(wèi)一（Io）、木衛(wèi)二（Europa）、木衛(wèi)三（Ganymede）和木衛(wèi)四（Callisto）。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述木星系伽利略四大衛(wèi)星的相對(duì)大小和與木星的距離關(guān)系。答：木星四大衛(wèi)星中，木衛(wèi)三（Ganymede）是最大的，其直徑比月球還大；其次是木衛(wèi)二（Europa）；然后是木衛(wèi)一（Io）；木衛(wèi)四（Callisto）最小。它們與木星的距離由近及遠(yuǎn)依次為Io<Europa<Ganymede<Callisto?？傮w而言，距離木星越近的衛(wèi)星，其體積相對(duì)較小，但表面地質(zhì)活動(dòng)更活躍（如Io）；距離越遠(yuǎn)的衛(wèi)星，體積相對(duì)較大，但活動(dòng)趨于平靜（如Callisto）。2.簡(jiǎn)要說明木星磁場(chǎng)是如何形成以及其強(qiáng)度為何如此強(qiáng)大的。答：木星磁場(chǎng)的形成與木星自身強(qiáng)大的內(nèi)部電流（主要是液態(tài)金屬氫的對(duì)流運(yùn)動(dòng)）有關(guān)，遵循電磁感應(yīng)定律。其強(qiáng)度異常強(qiáng)大（約為地球磁場(chǎng)的14倍），主要?dú)w因于以下幾個(gè)因素：木星擁有極其豐富的氫元素，其中大量處于液態(tài)金屬狀態(tài)，提供了巨大的導(dǎo)電物質(zhì)；木星的質(zhì)量巨大，其強(qiáng)大的引力壓縮了內(nèi)部，提高了內(nèi)部壓力和溫度，使得金屬氫狀態(tài)范圍更廣；木星快速的自轉(zhuǎn)（約10小時(shí)一圈）對(duì)其磁場(chǎng)也有增強(qiáng)作用。3.解釋木星大紅斑的觀測(cè)特征及其可能的物理成因。答：木星大紅斑是一個(gè)持續(xù)了數(shù)百年（至少350年）的巨大反氣旋風(fēng)暴，其特征是呈深紅色、橢圓形、大小變化不定的風(fēng)暴云團(tuán)。其成因與木星大氣環(huán)流有關(guān)。一般認(rèn)為，它是一個(gè)強(qiáng)大的對(duì)流系統(tǒng)，上升氣流中的氨氣等成分被帶到高空并散射掉太陽(yáng)光中的藍(lán)光，留下紅色的成分（可能是復(fù)雜的有機(jī)分子）；同時(shí)，強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)和特定的緯度位置（約22度）使其得以長(zhǎng)期維持。其能量來源于木星深厚的大氣層中的熱量垂直輸送和對(duì)流運(yùn)動(dòng)。4.簡(jiǎn)述木星衛(wèi)星與木星磁層之間的主要相互作用。答：木星衛(wèi)星與木星磁層之間存在密切的相互作用。主要表現(xiàn)為：木星的強(qiáng)磁場(chǎng)捕獲太陽(yáng)風(fēng)粒子形成輻射帶，這些高能粒子會(huì)轟擊衛(wèi)星表面，造成表面濺射和次級(jí)粒子產(chǎn)生；木星衛(wèi)星（特別是Io）自身也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的等離子體羽流，這些羽流被木星磁場(chǎng)捕獲并沿著磁力線流向木星，在木星向陽(yáng)面形成極光；衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)會(huì)穿過木星的等離子體層和輻射帶，其引力作用也會(huì)對(duì)等離子體分布產(chǎn)生影響，甚至可以暫時(shí)“扭曲”或“拖拽”磁場(chǎng)線。五、論述題答：探索木星衛(wèi)星，特別是Europa和Ganymede，對(duì)于理解太陽(yáng)系早期演化和尋找地外生命具有極其重要的意義。首先，木星強(qiáng)大的引力場(chǎng)如同一個(gè)“引力熔爐”，對(duì)衛(wèi)星施加強(qiáng)烈的潮汐力，導(dǎo)致內(nèi)部持續(xù)加熱。木衛(wèi)一Io是太陽(yáng)系內(nèi)火山活動(dòng)最劇烈的天體，證明了潮汐加熱的強(qiáng)大能量。木衛(wèi)二、木衛(wèi)三也被認(rèn)為擁有液態(tài)水海洋，其內(nèi)部同樣受到潮汐加熱的維持。研究這些衛(wèi)星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和熱狀態(tài)，有助于我們理解行星和衛(wèi)星的早期形成、內(nèi)部演化過程以及潮汐力在行星系統(tǒng)中的作用機(jī)制，這對(duì)于揭示包括地球在內(nèi)的太陽(yáng)系行星的早期演化和內(nèi)部動(dòng)力學(xué)至關(guān)重要。其次，木衛(wèi)二（Europa）和木衛(wèi)三（Ganymede）被認(rèn)為是太陽(yáng)系中除地球外最有可能存在生命潛力的天體。木衛(wèi)二表面覆蓋著光滑的冰層，冰層下存在一個(gè)被估計(jì)厚度達(dá)數(shù)十公里的液態(tài)水海洋，該海洋與冰層之上富含鹽分的上覆水層以及外部的大氣、木星磁場(chǎng)和輻射環(huán)境進(jìn)行著復(fù)雜的物質(zhì)交換。木衛(wèi)三也擁有全球性液態(tài)水海洋。這些海洋環(huán)境被認(rèn)為是潛在的生命棲息地，因?yàn)橐簯B(tài)水是生命存在的關(guān)鍵條件，同時(shí)其物質(zhì)循環(huán)和能量輸入（如來自木星的潮汐加熱、放射性元素衰變、以及與磁層相互作用的能量）可能為生命化學(xué)反應(yīng)提供必要的物質(zhì)和能量