2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——火星土壤的成分與特性分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種礦物是火星土壤中含量最豐富的組分之一？A.橄欖石B.鈣鈦礦C.三水鋁石D.石英2.導(dǎo)致火星土壤呈現(xiàn)紅褐色的最主要原因是：A.存在大量的有機(jī)質(zhì)B.富含碳酸鈣C.氧化鐵（Fe3?）的含量較高D.硫酸鹽結(jié)殼的形成3.火星探測(cè)任務(wù)中，常用于分析土壤礦物組成的技術(shù)是：A.熱重量分析(TGA)B.拉曼光譜C.X射線衍射(XRD)D.核磁共振(NMR)4.火星土壤中普遍檢測(cè)到的高氯酸鹽（perchlorates,PRS）具有重要的科學(xué)意義，以下哪項(xiàng)描述是正確的？A.它們是火星生命存在的直接證據(jù)B.它們是主要的還原劑，參與巖石風(fēng)化C.它們可能對(duì)火星上的微生物有毒害作用D.它們的存在主要與火星的海洋環(huán)境有關(guān)5.火星土壤的“顏色層”（seasonalslopestreaks,SSRs）現(xiàn)象主要與哪種物理過(guò)程有關(guān)？A.化學(xué)風(fēng)化B.冰的升華和流動(dòng)C.風(fēng)力侵蝕和沉積D.火山噴發(fā)活動(dòng)6.與地球沙漠土壤相比，火星土壤最顯著的特征之一是：A.水分含量通常較高B.鉀含量異常豐富C.氧化鐵含量相對(duì)較低D.具有廣泛的生物活動(dòng)印記7.“勇氣號(hào)”火星車在古謝夫撞擊坑發(fā)現(xiàn)的土壤成分中，特別富含哪種元素？A.鈉(Na)B.鎂(Mg)C.鐵(Fe)D.鋅(Zn)8.火星土壤的“磨圓度”通常較差，這主要反映了：A.土壤形成歷史非常悠久B.風(fēng)力搬運(yùn)和沉積作用是主要過(guò)程C.水流侵蝕作用非常強(qiáng)烈D.地震活動(dòng)頻繁9.火星土壤的“濕度”通常是指：A.液態(tài)水的含量B.吸附水和結(jié)合水的總量C.水冰的體積分?jǐn)?shù)D.土壤中揮發(fā)性水的含量10.評(píng)估火星土壤作為未來(lái)人類基地建設(shè)資源的潛力，主要關(guān)注以下哪方面特性？A.礦物油含量B.微生物污染程度C.可利用的水資源（水冰）含量D.土壤的酸堿度（pH值）二、填空題（每空1分，共15分）1.火星土壤的主要礦物類型包括硅酸鹽、______、______、______和有機(jī)質(zhì)等。2.火星土壤中檢測(cè)到的揮發(fā)性物質(zhì)，除了水之外，還主要包括______、______和______。3.火星土壤的物理性質(zhì)，如顏色、質(zhì)地、孔隙度、______和______等，與其形成環(huán)境和礦物組成密切相關(guān)。4.X射線熒光光譜（XRF）是一種常用的火星土壤成分分析技術(shù)，它主要用于測(cè)定土壤中______和______的含量。5.火星土壤的氧化還原電位通常較高，這主要表現(xiàn)為土壤中______含量相對(duì)較高。6.“機(jī)遇號(hào)”火星車在梅里迪亞尼撞擊坑發(fā)現(xiàn)的土壤（OpportunitySoil,Oso）具有特殊的化學(xué)成分，其中富含______和______。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述火星土壤形成的主要地質(zhì)和氣象過(guò)程。2.解釋高氯酸鹽在火星土壤中的潛在來(lái)源。3.比較火星土壤和地球沙漠土壤在成分與特性上的主要異同點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述X射線衍射（XRD）技術(shù)在火星土壤分析中的作用。四、論述題（10分）結(jié)合已知的火星探測(cè)任務(wù)（如“好奇號(hào)”、“毅力號(hào)”等）獲得的信息，論述火星土壤成分與特性對(duì)于評(píng)估火星宜居性（過(guò)去或現(xiàn)在）所提供的證據(jù)和啟示。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.B6.C7.C8.B9.B10.C二、填空題1.氧化物硫酸鹽磷酸鹽2.氯氣氮?dú)庀鹉z3.含水量磁性4.元素元素（或稱元素濃度/豐度）5.氧化鐵（或Fe3?）6.硫酸鐵（或Fe?(SO?)?）氯化鐵（或FeCl?）三、簡(jiǎn)答題1.火星土壤主要形成于巖石的風(fēng)化過(guò)程。包括物理風(fēng)化（如溫度變化引起的巖石破裂、冰wedging）、化學(xué)風(fēng)化（如氧化、水解、水化作用，火星稀薄大氣和含水環(huán)境參與其中）和生物風(fēng)化（雖然火星生命未知，但可能存在類似地球的化學(xué)過(guò)程）。風(fēng)化產(chǎn)物混合，再經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)、沉積、混合作用，最終形成覆蓋地表的土壤或風(fēng)化層。2.火星土壤中的高氯酸鹽可能來(lái)源于多種途徑：火山噴發(fā)直接沉積；火星大氣中的氯與水及礦物反應(yīng)生成；硫酸鹽通過(guò)氧化作用轉(zhuǎn)化為高氯酸鹽；或者地下水/液態(tài)水活動(dòng)帶來(lái)并富集。3.相同點(diǎn)：主要成分相似（硅酸鹽、氧化物等）；主要由風(fēng)化作用形成；都缺乏有機(jī)質(zhì)。不同點(diǎn)：火星土壤普遍氧化程度高（顏色偏紅，氧化鐵含量高）；水分含量通常極低（以冰或束縛水形式存在）；可能富含高氯酸鹽等揮發(fā)性物質(zhì)；生物活動(dòng)印記（如果存在）與地球土壤差異巨大。4.X射線衍射（XRD）技術(shù)通過(guò)分析土壤樣品對(duì)X射線的衍射圖譜，能夠確定土壤中存在的礦物種類和相對(duì)含量。它是識(shí)別火星土壤主要礦物（如硅酸鹽礦物類型、氧化物、硫酸鹽礦物如石膏等）的關(guān)鍵手段，對(duì)于理解土壤的礦物組成、風(fēng)化程度、形成環(huán)境以及行星地質(zhì)背景至關(guān)重要。四、論述題火星土壤成分與特性為評(píng)估其宜居性提供了多方面的證據(jù)和啟示。首先，土壤中廣泛存在的氧化鐵（導(dǎo)致紅色）和高氯酸鹽表明火星表面存在強(qiáng)烈的氧化環(huán)境，這對(duì)生命構(gòu)成挑戰(zhàn)。然而，高氯酸鹽本身也具有作為生命氧化劑或營(yíng)養(yǎng)物的潛力。其次，不同著陸點(diǎn)土壤成分的差異（如“好奇號(hào)”發(fā)現(xiàn)有機(jī)分子線索的沉積巖土壤vs.“毅力號(hào)”附近土壤的貧瘠性）揭示了火星環(huán)境的時(shí)空變化，暗示過(guò)去可能存在更宜居的區(qū)域或條件。再次，土壤中水的存在形式（吸附水、水冰）及其含量，是評(píng)估生命存在可能性的關(guān)鍵指標(biāo)