行星地质学:地质学的“地外”模式

发布时间:2019-07-22 11:41:31  |  来源:中国网·中国发展门户网  |  作者:李雄耀 林巍 肖智勇 唐红 赵宇鴳 曾小家  |  责任编辑:赵斌宇
关键词:行星地质学,行星固体圈科学,行星环境科学,行星资源学,天体生物学

行星地质学发展历史

行星地质学最早起源于天文学,并随地质学研究方法的渗透而融合发展。其发展历史可以划分为 3 个时期。

萌芽时期(17 世纪—1960 年)

行星地质学的萌芽始于 17 世纪望远镜发明之后,人类开始用望远镜观测月球和火星表面特征。这一时期研究以直观描述月球和火星表面的形貌特征以及猜测性成因解释为主。1609 年,伽利略及其同事利用望远镜观察发现月球表面并不光滑,布满了山脉和火山口,并首次绘制发布了月球地图。随后多名科学家也利用望远镜观察绘制了不同版本的月球地图和火星地图。在月球地图上,月球表面暗色的地区被称为“海”,明亮的地区被称为“陆”;科学家对许多环形山进行了命名,提出了环形山是由小天体撞击形成的观点。在火星地图上,科学家描绘出火星表面大量狭窄的暗色“河道”、随季节变化的极区冰盖和尘暴等地貌特征,并开始对火星“河道”的成因进行研究。对月球和火星地貌特征及其成因的零星研究形成了行星地貌研究的萌芽,为行星地质学的产生创造了条件。

奠基时期(1960—1994 年)

自 1960 年开始,频繁的太阳系探测和快速发展的月球科学为行星地质学的产生奠定了基础。在此期间,行星地质学经历了从定性到定量、由浅至深、由零散至综合的发展历程,研究逐步趋于系统化,涉及行星固体圈科学、行星环境科学、行星资源学和天体生物学等相关内容。对“阿波罗登月计划”时期太阳系探测任务获取了大量数据和样品以及陨石的研究,为深入开展行星地质学的研究提供了重要的物质基础。特别是月球探测数据获取和月球样品返回,促进了月球岩石类型、矿物组成、地质构造特征、地形地貌、空间环境、内部结构和演化历史等一系列研究的突破 。同时人们认识到月球表面含有丰富的钛铁矿、克里普岩、氦-3 和太阳能等资源,可为人类社会的可持续发展作出贡献。而工程探测的不断实施,也进一步促进了月球和火星表面环境研究的深入。另一方面,“海盗号”火星探测器在火星表面开展的生物实验是人类首次在地外行星开展生命探测,促进了地外生命研究的发展。上述研究发展和成果,丰富了行星地质学的研究内容,逐渐形成了行星地质学的基本框架。

形成和发展时期(1994 年至今)

1994 年以来,月球探测和深空探测进入了一个全新的时期,美国、欧洲、中国、日本、印度等多国都纷纷提出并实施了月球探测和深空探测计划,其探测方案更加全球化、综合化和整体化,促进了行星地质学的快速发展。一方面,新时期的月球、火星和小行星等地外天体探测更加重视全球性和综合性,将行星的岩石矿物、地质作用和环境特征结合起来,综合分析行星的不同圈层结构特征及其相互作用关系,推断行星的形成和演化历史,逐渐完善了行星地质学的分析方法和研究内容。另一方面,新时期的月球和深空探测开始关注行星资源的开发利用、月球基地建设和宜居环境的探寻,把科学研究和工程技术结合起来,将多学科的研究方法和成果引入行星地质学。目前,美国、欧洲、中国等都积极推动行星地质学的发展,在不少科研机构和大学均开设了行星地质科学的研究方向。

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