行星专业学科进展报告

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1、行星专业学科进展报告紫金山天文台徐伟彪研究员wbxu@pmo.ac.cn%1.国际行星科学发展现状和趋势：近40多年來，出于科学技术、尤其是航空航天技术的飞速发展，界各空间大国掀起了对太阳系天体的深空探测热潮，先后对刀球、各大行星及卫星、小行星、彗星等天体进行了全方位、多手段的探测工作，深入了解太阳系各天体的地质背景和空间环境，寻求解决太阳系起源和演化的最基础科学问题。太阳系各天体不仅是天文学研究的对象，而且也成为空间科学、地球科学、物理学、化学、以及生命科学等多学科共同关心和研究的口标，一门新兴的边缘交叉学科--行星科学(PlanetaryScience)迅猛地形成和发展起来⑴。行星

2、科学的研究内容极其广泛，从天体的内部结构到表面地貌形态、火山、河流、海洋、及大气层；从宏观的形状、大小、质量、密度、引力场、磁场、运动速度等物理特征，到微观的岩石结构、矿物组合、化学成分、同位素组成、以及有机物含量等化学性质；从冲击碰撞、闪电、火山喷发等短期行为，到行星内部核、幔、壳的分异和演化、及地质活动的长期历史。行星科学的研究方法丰富多彩，不仅有地面天文望远镜的实测，还有高空卫星观测，更有飞船莅临行星及其卫星的近距离探测，乃至登陆器实地勘探并采集样品带冋地面实验室分析。行星科学己形成一门完整和成熟的现代科学，她包含了行星化学、比较行星学、行星物理、天文观测、和空间探测等研究方向。

3、这几个分支学科采用了不同的研究方法和技术手段，但密切相关、相辅相成，寻求解决共同的科学问题：太阳系天体的形成和演化历史。国外对行星科学的研究工作非常重视，许多国际著名学府都设有行星科学系及相关专业，培养和造就了大批科研人材。国际上也有很多专门的研究机构广泛开展行星科学研究工作，美国宇航局(NASA)是全世界最大的组织，每年投入上百亿美元的科研经费开展基础研究和太阳系深空探测活动。行星科学发展H新刀界，不断为我们带来令人振奋的新成就，揭开了太阳系内许多神秘的而纱。近十年来，美国著名学术刊物《Science》评选的年度十大科学突破，几乎每年都有行星科学的研究成果入选。近年來，由我国两院院士

4、评选的年度世界十大科技进展，大量行星科学成果也榜上有名。行星科学已成为当今国际最活跃的学科之一，也是各国展示科技实力的舞台，更是引领世界科技发展的重要驱动力。当前国际行星科学的重点发展方向是：1.深空探测1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，边出了人类宇宙航行的第一步。五十年来，从水星到太阳系边缘的柯伊伯带、从大行星及卫星到小行星和彗星，人类航天器已造访了太阳系的每一个角落，为我们带來无数意想不到的新发现和新成杲。“阿波罗登月计划”采集的382公斤月球岩石样品使人们对刀球的认识产生了革命性的变化；木卫一上发现了正在喷发的活火山，木卫二上找到了冰冻的海洋，为我们展现出绚丽多姿的人千世

5、界。深空探测活动有三种主耍形式：近距离行星遥感探测、行星表面的实地勘探、和采集样品冋地球开展实验室分析。火星是地球的近邻，也是当今国际空间大国的主要工作日标。到日前为止，人类已发射了30多个艘飞船对火星进行多种探测工作，冃的是要了解火星的形成和地质演化历史、火星的大气特征、火星上水的演变历史、以及火星的生命现象。近十年來，美国宇航局的火星探测计划取得了极大的成功，多艘漫游车在火星表面开展了各项科学实验，分析了表面矿物岩石的化学成分，测试了土壤的物理性质、探测了大气的结构、找到了水和古海洋的证据。小行星和彗星近来也成为深空探测的热点，2000年2月至2001年2月NEAR飞船成功地围绕4

6、33号小行星Eros开展近距离观测；2005年7月4日，DeepImpact飞船与Tempel1彗星进行了零距离接触；2005年11刀日本的“隼鸟”号探测器登上了丝川小行星，采集了表面岩石样品，现正在返回地球途中；2006年1月Stardust飞船携带了采集到的Wild2彗星尘埃成功地返回地球；2007年9月27H,美国宇航局成功发射了“曙光”号飞船，飞往太阳系的小行星主带，探测矮行星“谷神星”和4号小行星“灶神星”〔2,3】。2.行星物理行星物理的研究工作包括两个内容：理论分析和天文观测。理论工作者应用天体物理基础理论和动力学原理，分析太阳原始星云的吸积凝聚过程、人行星的形成及内部动

7、力学、行星系统稳定性和多样性，提出太阳系、齐大行星、小行星、和彗星的形成机制。近年来较突出的工作有：徐霞生教授的X-Wind模式⑷、A.G.W.Cameron的星云凝聚理论〔习、A.P.Boss的行星形成机制⑹等。在天文观测方面，寻找太阳系边缘Kuiper带天体是当前天文学的热点之一，深入研究Kuiper带犬体的动力学演化。近年来发现了一些较大的Kuiper带天体，其中一颗(Eris)甚至大于冥王星⑺，引起天文界关于行星定义的争论。国际天文学联