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2025年大学《空间科学与技术》专业题库——火星地壳压下构造研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简述火星地壳压下构造的主要形成机制及其与火星地质演化的关系。二、与地球板块构造相比，火星地壳压下构造研究面临哪些独特的挑战？请列举至少三点。三、描述利用高分辨率成像仪（如HiRISE）数据识别火星地堑系特征的主要方法步骤。四、火星测高数据（如MROMOLA）如何被用于推断地壳均衡状态和识别与压下构造相关的地形特征？请说明原理。五、解释CRISM光谱数据在识别与火星压下构造活动相关的岩石类型或矿物组合方面的作用。六、列举至少三种不同的火星空间探测任务（卫星或着陆器）为火星地壳压下构造研究提供了哪些关键数据？七、讨论火星地壳压下构造研究对于评估火星过去或现在宜居性的潜在意义。八、分析当前火星地壳压下构造研究中存在的争议或尚未解决的关键科学问题。九、设想一项未来的火星探测任务，说明其如何利用创新的技术或观测策略来深化对火星特定区域压下构造的认识。试卷答案一、主要形成机制包括：1）地壳均衡调整，即地壳下方密度增加或抬升导致上覆地壳下沉；2）大型陨石坑形成与压实，特别是大型撞击事件后，周围地壳受挤压或下方物质被挤出导致局部沉降；3）火山活动影响，如大型火山穹窿的形成可能引起上覆地壳的压下变形。这些构造与火星地质演化关系密切，反映了火星内部动力学过程（如地幔对流减弱、冰盖消融/形成、撞击事件频发等）对地壳结构演变的长期控制。二、1）缺乏全球性的板块边界，火星构造活动更多表现为局部或区域性压下、拉张变形，使得构造格局与地球板块理论难以简单类比，解释机制更具挑战性。2）火星表面风蚀作用强烈且普遍，易对构造形迹（如地堑、断层崖）造成严重破坏或掩埋，降低观测和识别精度。3）火星内部结构和动力学状态（如地幔活跃程度、冰壳分布与消融）与地球存在显著差异，使得基于地球经验的构造解释和均衡模型在火星上需要更谨慎的验证和修正。三、主要方法步骤包括：1）选取目标区域的高分辨率图像；2）识别线状延伸的凹陷构造（地堑）、高耸的断层崖、以及相关的背斜和向斜等典型构造要素；3）测量构造线的方位、长度、弯曲形态，以及地堑的宽度、深度和充填情况；4）结合其他数据（如地形、颜色）判断构造的属性（正断层、逆断层等）和活动性。四、原理在于地壳均衡理论，即地壳上下的物质分布需达到力矩平衡。测高数据可精确获取火星全球或区域的地形高程信息，通过计算地形起伏与假设的下方密度分布（或均衡补偿深度）之间的关系，可以推断地壳的均衡状态。显著的地形沉降区通常对应着地壳下方物质密度增加或缺失（如冰盖、大型空腔），这些区域往往与压下构造活动有关。五、CRISM光谱数据可通过识别与特定构造环境相关的矿物组合来辅助研究。例如，在断层面附近可能观察到因应力作用导致的矿物蚀变（如绿泥石化、绢云母化）；地堑底部或边缘可能富集特定类型的火山岩或沉积岩；通过矿物填图可以追踪岩浆活动与构造变形的空间关系，从而揭示压下构造与火山活动等地质过程的耦合机制。六、1）火星奥德赛号（MarsOdyssey）：提供全球范围的伽马射线能谱和中子能谱数据，用于探测地壳和浅层地下的水冰分布，间接支持对地壳结构和均衡状态的理解。2）火星勘测轨道飞行器（MRO）：搭载HiRISE相机、CRISM光谱仪和MOLA测高仪，提供了超高分辨率成像、详细的矿物成分信息和高精度地形数据，是研究局部压下构造特征的关键任务。3）火星快车号（MarsExpress）：携带SHARAD雷达探测仪，能够穿透岩石圈探测地下结构和界面，对于揭示大型撞击坑下方地壳变形机制和空腔形成等具有重要价值。4）好奇号和毅力号火星车：通过现场地质观察和样本分析，可以直接识别与构造活动相关的岩石学和矿物学证据，为遥感探测结果提供ground-truth验证。七、火星地壳压下构造研究对于评估宜居性具有重要意义。1）地堑等沉降区可能形成低洼封闭环境，为液态水（如果存在）的储存和长期存在提供了潜在场所；2）构造活动伴随的岩浆活动可能释放挥发分（水、温室气体等），影响大气和气候环境；3）构造变形过程可能改变地下水的循环路径和分布，影响微生物生存的可能性；4）通过研究构造活动的时代和强度，可以推断火星表面环境随时间的变化，评估宜居窗口期。八、1）火星压下构造的确切力学机制尚不明确，是均衡调整主导还是构造应力主导存在争议。2）如何精确区分古代构造变形与近期活动（如冰盖消融引发的次生变形）仍是挑战。3）对于大型撞击坑引起的地壳压实效应的规模、深度和长期影响量化困难。4）火星内部冷却史和动力学演化对地壳构造格局的长期控制作用有待更深入的理解。九、设想一项未来环绕火星的高光谱成像和雷达探测任务。该任务可利用高光谱成像仪获取更精细的矿物信息，结合雷达探测穿透地表，实现“地表-浅层地下”联合观测。通过这种任务
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