2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——火星土壤中的微生物研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.火星表面年平均溫度約為零下63攝氏度，但某些區(qū)域在夏季白天的溫度可達(dá)多少攝氏度以上？A.0B.20C.50D.802.火星大氣的主要成分是？A.氮?dú)釨.氧氣C.二氧化碳D.氫氣3.導(dǎo)致火星土壤呈紅色的主要物質(zhì)是？A.氧化鐵B.氧化鋁C.硫磺D.碳酸鈣4.“鳳凰號”著陸器在火星上發(fā)現(xiàn)了什么，為火星土壤中可能存在微生物提供了線索？A.液態(tài)水B.高濃度有機(jī)分子C.微型化石結(jié)構(gòu)D.活躍的火山活動5.下列哪種微生物類型最有可能在火星極端干旱環(huán)境中生存？A.需要充足水分的植物根瘤菌B.嗜濕性真菌C.嗜旱細(xì)菌（如極端嗜鹽菌、嗜鹽古菌）D.嗜冷藻類6.火星探測器上攜帶的X射線熒光光譜儀（XRF）主要用于分析火星表面的？A.微生物群落結(jié)構(gòu)B.有機(jī)物含量C.元素組成和礦物成分D.水冰分布7.為了防止地球微生物污染火星，火星樣本在返回地球前必須經(jīng)過？A.真空冷凍B.高溫高壓滅菌C.強(qiáng)酸浸泡D.輻射照射8.在地球?qū)嶒?yàn)室研究火星土壤樣本時，最常使用的技術(shù)之一是掃描電子顯微鏡（SEM），其主要優(yōu)勢在于？A.直接培養(yǎng)和計(jì)數(shù)微生物B.獲取樣本的宏觀地質(zhì)結(jié)構(gòu)C.高分辨率觀察微生物形態(tài)和細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)D.測定樣本的精確化學(xué)元素含量9.火星土壤的pH值通常偏堿性，這對哪種類型的微生物可能更為適宜？A.嗜酸性細(xì)菌B.嗜堿性細(xì)菌C.嗜中性細(xì)菌D.嗜鹽古菌10.“毅力號”火星車上的SHERLOC儀器能夠探測什么？A.火星大氣中的甲烷B.火星土壤中的有機(jī)分子和礦物相互作用C.火星地表下的冰層D.火星土壤的微生物活性二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.火星土壤，也常被稱為______，其主要成分是風(fēng)化的巖石和礦物質(zhì)。2.由于火星缺乏全球性磁場和厚密的大氣層，其表面受到______輻射的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于地球。3.隕石研究表明，有機(jī)分子可以在______環(huán)境中形成，為外星生命研究提供了線索。4.火星微生物研究的核心科學(xué)問題是確定火星上是否存在______或______。5.為了模擬火星土壤環(huán)境進(jìn)行微生物實(shí)驗(yàn)，研究人員通常會使用______、______和______等控制因素。6.國際宇航聯(lián)合會（IAA）制定的行星保護(hù)協(xié)議旨在防止不同行星之間的______和______。7.“祝融號”火星車攜帶的“______”和“______”等科學(xué)儀器，對其采集的火星土壤樣品進(jìn)行了詳細(xì)分析。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.嗜熱菌2.行星保護(hù)原則3.火星樣本返回（MSR）4.生物標(biāo)志物5.紅外光譜分析四、簡答題（每小題5分，共10分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.簡述火星土壤中微生物可能存在的幾種能源來源。2.比較一下遙感探測和原位探測技術(shù)在火星土壤微生物研究中的主要區(qū)別。五、論述題（每小題10分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.詳細(xì)論述火星土壤的物理化學(xué)特性（如成分、pH、氧化還原狀態(tài)等）如何影響其中微生物的生存和活動。2.闡述火星微生物研究對于理解地球生命起源和未來太空探索的意義。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.A5.C6.C7.B8.C9.B10.B二、填空題1.火星風(fēng)化層2.宇宙射線3.宇宙空間4.現(xiàn)存生命/過去生命5.溫度/輻射/干濕循環(huán)6.地球微生物污染/宇宙微生物污染7.紅外成像光譜儀/微量成分分析儀三、名詞解釋1.嗜熱菌：指在高溫環(huán)境（通常高于45°C，有些甚至超過80°C）下能夠生長繁殖的微生物。2.行星保護(hù)原則：一套旨在防止地球生命與非地球生命（或其他行星）發(fā)生有害交換的指導(dǎo)方針和協(xié)議，以保護(hù)潛在的原始生命并保護(hù)地球免受未知病原體的侵害。3.火星樣本返回（MSR）：一項(xiàng)雄心勃勃的太空任務(wù)計(jì)劃，旨在從火星采集巖石、土壤（風(fēng)化層）等樣本，并將其安全返回地球進(jìn)行詳細(xì)實(shí)驗(yàn)室分析。4.生物標(biāo)志物：指可能由過去或現(xiàn)存生命產(chǎn)生的、可在其遺跡中檢測到的分子（如有機(jī)分子）、結(jié)構(gòu)（如細(xì)胞形態(tài)）或化學(xué)信號，常用于探測地外生命跡象。5.紅外光譜分析：利用物質(zhì)對不同波長紅外光的吸收特性進(jìn)行定性和定量分析的技術(shù)，可用于識別礦物成分、探測有機(jī)分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵。四、簡答題1.火星土壤中微生物可能的能源來源包括：化能自養(yǎng)（利用無機(jī)物氧化釋放的能量，如氧化鐵、硫酸鹽等氧化還原反應(yīng)）；光能異養(yǎng)（利用火星表面的散射光或地?zé)岚l(fā)光等微弱光源進(jìn)行光合作用或光化學(xué)作用，盡管火星光照弱且含紫外線）；化能異養(yǎng)（利用環(huán)境中存在的少量有機(jī)物作為碳源和能源）。2.遙感探測技術(shù)（如從軌道器上使用光譜儀）主要特點(diǎn)是從遠(yuǎn)處獲取信息，能快速覆蓋大范圍區(qū)域，獲取全局?jǐn)?shù)據(jù)，主要用于識別感興趣的目標(biāo)區(qū)域、測量宏觀參數(shù)（如成分、溫度），但空間和光譜分辨率有限，無法獲取樣本的微觀細(xì)節(jié)。原位探測技術(shù)（如著陸器或巡視器上的儀器直接接觸或近距離分析樣本）主要特點(diǎn)是在火星表面或附近直接進(jìn)行測量，可以獲得高空間分辨率、高靈敏度、定量的微觀信息，能分析樣品的物理化學(xué)性質(zhì)和潛在生命跡象，但探測范圍有限，數(shù)據(jù)獲取成本高。五、論述題1.火星土壤的物理化學(xué)特性對微生物生存的影響是多方面的。首先，極低的溫度和干燥環(huán)境是主要限制因素，要求微生物具備耐冷、耐旱特性（如形成休眠孢子、利用結(jié)合水）。其次，土壤成分，特別是高含量的氧化鐵（呈紅色）和硫酸鹽，會影響微生物的氧化還原電位和離子環(huán)境，可能限制某些代謝途徑。土壤的pH值通常在5-9之間，偏堿性環(huán)境可能更適合某些嗜堿性微生物，但極端pH值（過高或過低）則具有抑制作用。土壤的質(zhì)地（如顆粒大小、孔隙度）影響水分保持和通氣，進(jìn)而影響微生物的分布和活動。電離輻射是火星表面的另一個嚴(yán)酷環(huán)境，土壤中的礦物質(zhì)和有機(jī)物可以提供一定的屏蔽作用，但表層土壤接受的輻射劑量仍然很高，可能損傷DNA，要求微生物擁有高效的DNA修復(fù)機(jī)制?？傊?，火星土壤的這些特性共同構(gòu)成了一個嚴(yán)酷但可能存在縫隙的環(huán)境，只有特定的、適應(yīng)性極強(qiáng)的微生物才能生存。2.火星微生物研究具有雙重重要意義。對理解地球生命起源而言，火星是距離地球最近、環(huán)境與地球早期可能相似（存在液態(tài)水）的行星之一。研究火星土壤中是否存在微生物（無論是現(xiàn)存還是過去遺留）及其適應(yīng)機(jī)制，有助于揭示生命在行星表面的演化和適應(yīng)過程，為“生命起源在哪里”這一基本科學(xué)問題提供線索。對未來太空探索而言，如果發(fā)現(xiàn)火星上存在生命（即使是簡單的微生物），將