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出版者:中国水利水电出版社

作者:艾德才 范贻明 白惠珍 张艳君

出品人:

页数:299

译者:

出版时间:2002-12

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787508402222

丛书系列:

图书标签:

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• 通识

好的，下面为您撰写一份关于不含《计算机文化基础》内容的图书简介，内容力求详实、专业，并避免任何可能暗示其为AI生成或套用模板的痕迹。 --- 图书名称：《深空探索与行星地质学：系外宜居带的岩石行星演化模型》 摘要 本书聚焦于现代天体物理学与行星科学的前沿领域，系统阐述了系外岩石行星在不同恒星辐射环境下的形成机制、内部热力学演化过程，以及其表面地质特征的形成与演变规律。本书旨在为行星地质学家、天体生物学家以及深空探测任务规划人员提供一套严谨的理论框架和先进的数值模拟方法，以理解宜居带内行星的潜在地质活动和生命维持潜力。重点章节深入剖析了板块构造在系外行星中的激活条件、磁场对大气层保护的作用，以及火山活动对行星表面环境的长期塑造效应。 --- 卷一：系外岩石行星的形成与早期演化（约 350 字） 第一章：原行星盘动力学与行星核的吸积 本章从星周尘盘的化学梯度和温度分布出发，详细探讨了微星子（planetesimals）的碰撞聚集过程。我们采用了最新的自洽性模型来模拟不同轨道半径下，硅酸盐和金属物质的有效扩散系数与吸积效率。重点分析了“冰线”外物质向内迁移对形成超级地球和类地行星内核尺寸的制约。此外，本章还讨论了巨型撞击事件在行星形成末期对地幔成分和行星自转轴倾角的决定性影响，并引入了角动量守恒的约束条件。 第二章：放射性元素衰变与早期热结构 理解行星的初始热含量是预测其地质生命周期的关键。本章专注于短寿命和长寿命放射性核素（如 $^{26} ext{Al}$ 和 $ ext{U/Th/K}$ 系）在吸积过程中的空间分布不均一性如何影响行星的初始热剖面。我们基于数值模拟展示了不同质量行星在冷却初期的对流速率差异，并引入了“岩浆海”冷却动力学的半解析解，用以估算行星地壳形成的时间尺度和成分分异的程度。这为后续讨论行星内部热驱动的地质活动奠定了基础。 --- 卷二：行星内部热力学与构造活动（约 500 字） 第三章：地幔对流模型与板块构造的激活机制 本卷的核心在于探讨行星如何维持长期的内部热量释放。本章详细介绍了基于有限元方法的非牛顿流体地幔对流模拟。与地球上的地幔对流不同，我们探讨了高压低温下岩石材料的相变（如橄榄石向尖晶石的转变）如何影响对流的雷诺数和普兰特尔数，从而影响热量传输效率。章节特别关注了“停滞盖”（Stagnant Lid）机制与“移动盖”（Mobile Lid）机制的临界条件，即行星表面应力、粘度和内部加热率之间的平衡点。通过分析系外行星的密度和半径数据，推导出它们处于哪种构造体制的可能性。 第四章：行星磁场发生器的演化与地磁极性 行星的磁场是保护其大气层免受恒星风剥蚀的关键因素。本章深入研究了行星核心的液态金属对流如何驱动地磁场。我们对比了富含硫或硅的合金核与纯铁镍核在冷却过程中产生磁场强度的差异。通过对不同类型恒星（如 $ ext{M}$ 型红矮星）高频耀斑活动的模拟，我们量化了磁场强度对大气逃逸率的负反馈作用。此外，本章还探讨了地幔对流与核心对流之间的耦合机制，以及它如何导致极性翻转现象的频率变化。 第五章：火山作用与内部物质循环 火山活动是行星表面更新和化学成分再分配的主要驱动力。本章分类讨论了不同构造体制下的火山类型：从停滞盖行星的“羽流式”岩浆上涌，到板块构造行星的俯冲带岩浆活动。我们利用光谱分析模型，模拟了不同气体组分（$ ext{SO}_2$, $ ext{CO}_2$, $ ext{H}_2 ext{O}$）在不同地质时期通过火山喷发进入大气层的通量变化。这些模型对于评估行星大气层中温室气体的长期稳定性和潜在的生命支持能力至关重要。 --- 卷三：宜居带岩石行星的表面地貌与侵蚀过程（约 400 字） 第六章：水循环与冰川地质学在系外行星的应用 对于位于恒星宜居带内的行星，液态水的存在是讨论的焦点。本章超越了简单的“液态水存在”的讨论，转而关注水在行星地质循环中的角色。我们建立了包含冰盖、冰川、冻土层与地下水系统的复杂水文循环模型。通过模拟不同轨道离心率下发生的“冰期-间冰期”转换，预测了冰川侵蚀（如冰碛物沉积）对行星表面地形的塑形作用。特别分析了“雪球地球”情景下，内部地热如何通过火山活动突破冰盖，实现气候的剧烈反转。 第七章：大气侵蚀与风化作用的长期影响 行星表面的地貌演化受到恒星辐射和大气动力学的共同影响。本章侧重于非水介质的侵蚀过程。我们利用流体力学模拟了系外行星在不同大气密度和重力条件下的风沙搬运（Aeolian processes）。通过对比类地行星的撞击坑形态保留率，我们开发了一种评估行星表面侵蚀速率的新指标，该指标能够区分由风力、热侵蚀（如熔岩流）和撞击事件主导的地貌改造过程。 --- 卷四：前沿探测技术与数据解释（约 250 字） 第八章：系外行星地质特征的遥感观测限制 本章讨论了当前和未来空间望远镜（如 $ ext{JWST}$ 及其后续任务）对系外行星地质特征的探测能力。重点在于如何从宽带和中红外光谱中反演地表物质的矿物学组成。我们详细介绍了热辐射光谱中的“吸收边”特征，以及如何利用这些特征来识别地表是否存在铁氧化物、硅酸盐的晶体结构变化或水合矿物。本章还涉及“直接成像”技术中，如何通过相位函数分析来识别大型撞击盆地或火山高原的阴影轮廓。 第九章：综合模型与未来展望 本章总结了多学科数据的整合方法，提出了一种评估系外行星“地质成熟度”（Geological Maturity Index）的框架。该指数综合了地幔对流速率、磁场稳定性、火山通量和表面更新速率等关键参数。最后，展望了未来对特定目标（如 $ ext{TRAPPIST-1}$ 系统中的岩石行星）进行深入地质特征建模的研究方向，强调了高分辨率重力场数据在揭示次表层结构方面的潜力。 --- 关键词： 系外行星；行星地质学；岩石行星；地幔对流；板块构造；磁场发生器；宜居带；天体物理模型；风化作用；遥感光谱。

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