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出版者:Springer-Verlag New York Inc

作者:Gorlatch, Sergei (EDT)/ Danelutto, Marco (EDT)

出品人:

页数:302

译者:

出版时间:2007-1

价格:$ 190.97

装帧:HRD

isbn号码:9780387476568

丛书系列:

图书标签:

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探索宇宙奥秘：行星科学与系外天体研究 本书将带领读者踏上一段激动人心的宇宙探索之旅，聚焦于我们太阳系内外的行星科学前沿研究，以及对系外行星系统的深入剖析。我们不仅将审视行星的形成、演化以及内部结构，还将目光投向遥远的星系，追寻那可能孕育生命的类地行星。本书旨在为天文学、物理学、地质学、化学等领域的学生、研究人员及所有对宇宙充满好奇的读者提供一个全面而深刻的了解平台。 第一部分：太阳系行星的奥秘 第一章：行星形成的动力学与早期演化 行星的诞生是一个漫长而复杂的过程，本书将深入探讨星云假说，解析从星际尘埃到原行星盘的演变。我们将审视颗粒的吸积机制，包括粘性吸积、引力不稳定性等，以及这些过程如何塑造了行星的初始质量和轨道。此外，本章还将讨论原行星盘的化学组成，以及早期太阳星云中的温度梯度如何影响了不同区域的行星成分，例如气态巨行星的形成与岩石行星的形成差异。我们将结合观测证据，如脉冲星行星系统等，来验证和完善理论模型。 第二章：岩石行星的内部结构与地质活动 本书将详细解析地球、火星、金星以及水星等岩石行星的内部结构。我们将通过地震学、重力场测量、磁场探测等手段，揭示行星核、地幔、地壳的组成与状态。对于地球，我们将重点关注其活跃的地质活动，如板块构造、火山喷发、地震等，并探讨这些活动对地表形态、气候以及生命演化的影响。火星的过去是否曾拥有液态水，其地质活动为何趋于停滞，这些引人入胜的问题将在本章得到深入讨论。金星极端的高温高压环境，以及其失控的温室效应，也将是本章的重点研究对象。 第三章：气态与冰巨行星的大气动力学与磁层 木星、土星、天王星和海王星，这些庞大的气态与冰巨行星，拥有复杂的大气层和强大的磁场。本书将深入研究它们的大气环流模式，例如木星的大红斑，以及土星的六边形风暴。我们将探讨这些行星大气的化学成分、温度结构以及云层的形成机制。此外，强大的磁层对这些行星的保护作用，以及它们卫星的相互作用，也将是本章的重点。我们将分析探测器传回的数据，如旅行者号、伽利略号、卡西尼号等，来理解这些巨行星的独特之处。 第四章：太阳系卫星的多元世界 太阳系的卫星系统是一个充满惊喜的宝库。我们将重点介绍一些最具代表性的卫星，如月球的地质演化，木卫一（Io）的火山活动，木卫二（Europa）和土卫二（Enceladus）可能存在的地下海洋，以及土卫六（Titan）浓厚的大气层和液态甲烷湖泊。这些卫星的独特环境为我们理解行星形成、生命存在的可能性提供了宝贵的线索。本书将结合最新的探测任务，如欧罗巴快帆船任务等，来展望对这些卫星的未来探索。 第五章：小天体：行星形成的“化石” 小行星、彗星和柯伊伯带天体，这些太阳系中的“小角色”，却承载着关于行星系统早期历史的重要信息。本书将探讨这些小天体的成分、结构和起源，以及它们在行星形成过程中扮演的角色。我们将分析陨石的研究，以了解小行星带的组成，并讨论彗星的撞击对地球早期大气和水成分的影响。柯伊伯带天体的研究，则有助于我们理解太阳系的形成和演化过程。 第二部分：系外行星的探索与生命迹象 第六章：系外行星的探测技术与发现 自20世纪90年代以来，系外行星的发现如雨后春笋般涌现，改变了我们对宇宙中行星存在的认知。本书将详细介绍当前主流的系外行星探测技术，包括： 凌星法（Transit Photometry）： 通过监测恒星亮度在行星经过其前方时发生的微小下降来推断行星的存在、大小和轨道周期。我们将探讨凌星法在开普勒空间望远镜和苔丝（TESS）任务中的应用，以及它如何帮助我们建立起大规模的系外行星数据库。 视向速度法（Radial Velocity Method / Doppler Spectroscopy）： 通过测量恒星因行星引力扰动而产生的微小摆动（视向速度变化）来推断行星的质量和轨道。我们将讨论这种方法在早期系外行星发现中的重要作用，以及其局限性。 直接成像法（Direct Imaging）： 直接拍摄系外行星的光线，这需要克服恒星强烈的反光。我们将介绍自适应光学和星冕仪等技术，以及它们在直接成像技术中的贡献，尤其是在探测大质量、远离母星的系外行星方面。 微引力透镜法（Microlensing）： 利用宇宙中两个天体（背景星和前景透镜天体，其中可能包含行星）的引力引起的背景星光弯曲和放大效应来探测系外行星。本书将阐述其在探测距离较远、难以通过其他方法探测到的行星方面的优势。 我们将结合这些探测技术，回顾系外行星发现的里程碑事件，并探讨不同探测方法之间的互补性。 第七章：系外行星的多样性与分类 已经发现的数千颗系外行星展现出令人惊叹的多样性，远超我们太阳系的行星构成。本书将对这些系外行星进行分类和研究： 热木星（Hot Jupiters）： 气体巨行星，轨道周期极短，紧密围绕其母星运行。我们将探讨它们形成的机制，例如轨道迁移。 超级地球（Super-Earths）和迷你海王星（Mini-Neptunes）： 质量介于地球和海王星之间的行星，在我们的太阳系中并不存在，它们可能拥有岩石成分、水或厚厚的大气层。 类地行星（Earth-like Planets）： 尺寸和质量与地球相似，可能位于其母星的宜居带内。这些行星是寻找地外生命的重要目标。 系外行星系统（Exoplanetary Systems）： 我们将深入研究那些拥有多颗行星的系统，分析它们的轨道分布、相互作用以及系统的稳定性。例如， TRAPPIST-1 系统，拥有七颗类地行星，其中多颗位于宜居带内，引起了广泛关注。 本书将通过对已知系外行星数据的统计分析，揭示它们分布的普遍规律和特殊现象。 第八章：宜居带行星的寻找与生命存在的条件 “宜居带”是寻找地外生命的关键概念，本书将详细定义和讨论恒星的宜居带，以及影响行星表面是否存在液态水的因素，包括行星的大气层、轨道偏心率以及母星的活动性。我们将分析不同类型恒星（如G型主序星、K型和M型矮星）的宜居带特征。 本书还将探讨生命存在的其他关键条件，例如： 行星的磁场： 保护行星免受恒星风的侵蚀。 稳定的地质活动： 参与碳循环，调节气候。 合适的化学成分： 例如，碳、氢、氮、氧、磷、硫（CHNOPS）等生命必需元素。 液态水： 作为溶剂和反应介质。 我们将结合已知的地球生命形式，推测在其他星球上可能存在的生命化学和形式。 第九章：系外行星大气的探测与生物标记物 通过分析系外行星凌星时，恒星光穿过行星大气层所发生的吸收或散射光谱，我们可以推断出行星大气的化学成分。本书将重点介绍： 光谱分析技术（Spectroscopy）： 如何通过分析不同波长的光来识别大气中的分子，如水蒸气、甲烷、二氧化碳、氧气等。 生物标记物（Biosignatures）： 寻找可能指示生命活动的特定分子组合，例如，氧气和甲烷同时存在。我们将讨论如何区分自然产生的生物标记物与生命活动产生的生物标记物，以避免假阳性。 詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）等下一代望远镜的作用： JWST强大的红外探测能力，使其在分析系外行星大气方面具有前所未有的优势，本书将探讨其在寻找生物标记物方面的巨大潜力。 第十章：未来的展望：地外文明的可能性与探索 随着系外行星探测技术的不断进步，我们离解答“我们是否孤单”的问题越来越近。本书将展望未来的系外行星研究方向： 更精确的质量和半径测量： 进一步约束行星的密度，了解其组成。 系外行星大气成分的详细分析： 寻找更多潜在的生物标记物。 直接成像更小、更冷的系外行星： 目标是发现更多类地行星。 系外行星系统的长期监测： 研究行星的轨道演化和相互作用。 本书还将讨论搜寻地外文明计划（SETI）的最新进展，以及我们可能通过射电望远镜或光学望远镜接收到的地外文明信号。我们将探讨宇宙的浩瀚和潜在的生命形式，以及人类文明在宇宙中的位置。 本书旨在为读者提供一个深入了解行星科学和系外行星研究前沿的窗口，激发对宇宙更深层次的思考和探索。

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