Cathodoluminescence and Its Application in the Planetary Sciences pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Gucsik, Arnold 编

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:

isbn号码:9783540875284

丛书系列:

图书标签:

• Cathodoluminescence
• Planetary Science
• Luminescence
• Mineralogy
• Geochemistry
• Space Exploration
• Remote Sensing
• Spectroscopy
• Surface Science
• Materials Science

宇宙尘埃中的微光：行星地质学与光谱分析的交汇 本书聚焦于行星科学领域中一个至关重要的交叉学科：利用高分辨率光谱技术，特别是基于固体材料激发光发射的现象，来解析太阳系内各类天体的物质组成、形成历史及其演化过程。 本书的叙事围绕着对月球、火星、小行星带天体以及彗星物质的深入探测展开。我们摈弃了宏观的行星动力学叙述，转而深入到微米乃至纳米尺度的物质相互作用机制，探究这些机制如何在外力作用下（如太阳风、宇宙射线或撞击事件）在行星表面或内部留下可被地球远程或就地分析的“指纹”。 第一部分：固体激发光谱基础与地质背景重构 本部分首先奠定了理解行星表面物质光谱特征的理论基石。我们不探讨阴极发光这一特定现象，而是将重点放在更具普适性的、与行星地质过程紧密相关的光致发光（Photoluminescence, PL）和高能粒子激发下的固体发光现象上。 第一章：激发源与激发材料的动力学 行星科学中的光谱分析，其输入端的关键在于激发源的性质。本书详细分析了太阳系中主要的激发机制： 1. 太阳高能粒子轰击（Solar Energetic Particles, SEP）： 太阳耀斑和日冕物质抛射产生的质子和重离子，如何穿透稀薄的大气层或直接撞击无大气天体表面。我们探讨了这些高能粒子在矿物晶格中引起缺陷、激活潜在发光中心（如稀土元素或过渡金属离子）的物理过程。 2. 宇宙射线（Galactic Cosmic Rays, GCR）： 来自银河系深处的带电粒子流，其能量谱和通量与SEP显著不同，对富含铁和硅酸盐的岩石表面造成更深层次的辐射损伤和激发。 3. 低能离子注入与表面化学变化： 尤其在月球表层风化层（Regolith）中，太阳风中的氢、氦离子如何与硅酸盐发生反应，并改变了材料的电子能带结构，进而影响其光响应特性。 第二章：行星矿物学与类地材料的光谱特征 行星表面物质的本质是矿物组合。本书详尽分析了与行星形成和演化密切相关的关键矿物群——橄榄石、辉石、长石、以及火山玻璃和水合矿物——在受到高能激发时的独特发射光谱。 氧化还原态的指示剂： 铁和钛在不同氧化态（Fe²⁺/Fe³⁺, Ti³⁺/Ti⁴⁺）下，其激发态的能量转移路径存在差异。通过精确测量特征发射峰的波长偏移和强度比值，可以重建特定岩石单元的氧逸度环境，这对于区分火星早期水活动区域和火山活动区域至关重要。 晶格缺陷与辐射史： 晶体结构中的非化学计量缺陷（如氧空位、阳离子间隙）是有效的发光陷阱。例如，在撞击变质的石英或长石中观察到的特定发射峰，可以量化该区域遭受的撞击通量和热历史。 水化作用的分子指纹： 粘土矿物和硫酸盐等水合矿物在受激发时，其结构水分子或羟基的振动模式会耦合到电子跃迁中，产生具有明确温度依赖性的光谱特征。这为区分“原位形成”的水合产物和后期注入的物质提供了关键依据。 第二部分：应用案例研究——揭示行星演化阶段 本部分将理论模型应用于实际的行星科学数据，展示如何通过分析这些激发光谱信号，来构建行星演化的时间线和环境参数。 第三章：月球风化层的辐射年代学与空间风化 月球，作为太阳系中保存最完好的岩石记录体，其表面风化层是研究空间风化的天然实验室。 撞击成因的玻璃珠： 撞击事件将岩石熔融并形成微小的玻璃球。这些玻璃体因含有还原态的铁（Fe⁰）纳米颗粒，表现出显著的斯托克斯散射和独特的激发响应。本书通过分析这些玻璃体的光谱特征，来反演撞击坑的年龄和局部撞击历史。 “光照效应”与太阳风的渗透深度： 长期暴露在太阳风下的月壤颗粒表面会形成一层“太阳风蚀层”。我们探讨了电子激发（模拟局部电荷积累）如何在不同深度上揭示电子俘获和释放的速率，从而推算不同颗粒暴露在太空中的时间尺度。 第四章：火星地表铁氧化物与古环境的可行性分析 火星表面光谱分析主要集中在铁氧化物的研究上。 赤铁矿的形貌依赖性： 火星表面广泛存在的赤铁矿（Hematite, α-Fe₂O₃）的不同晶型（如“蓝莓”中的高度有序晶体与风化沉积物中的无序晶体）在被高能粒子激发时，其发射波长和寿命存在显著差异。本书基于实验室模拟数据，建立了火星车遥感数据中区分这些形态特征的判别模型。 水-岩相互作用的指示： 在Valles Marineris和古老的三角洲沉积物中，水合硅酸盐（如蒙脱石）与铁氧化物共存。通过区分哪些铁氧化物是后期脱水作用的产物，哪些是早期水环境中形成的，我们可以更精确地界定火星水圈存在的持续时间。 第五章：小行星带——太阳系“时间胶囊”的光谱签名 小行星带天体，特别是C型和D型小行星，保留了太阳系形成初期的原始物质信息。 有机质与高激发： 这些富含有机碳的天体在遭受高能激发时，其复杂的有机分子结构会发生分解和重排，产生具有特定特征的宽带发射。本书关注于如何从这些宽带信号中分离出由无机矿物骨架或简单硅酸盐基质引起的激发光，从而为识别小行星表面的复杂有机化学提供光谱方法。 热历史的差异化光谱： 通过比较近地小行星（受太阳加热影响较大）与主带深处小行星的光谱特征，分析材料的挥发性损失程度。激发光谱在监测水冰在真空中的升华速率以及其对周围矿物晶格的影响方面，展现出独特的敏感性。 结语：未来行星探测中的激发光谱学 本书最后展望了未来任务（如深空采样返回任务）中，高分辨率激发光谱技术在就位分析中的潜力。通过将实验室模拟的辐射损伤与实测数据进行比对，行星科学家将能够以前所未有的精度重建太阳系中类地行星和微行星的物质构成、热演化路径以及它们所经历的复杂空间物理环境。 这不仅是关于光如何被发射的问题，更是关于物质如何记录其数十亿年历史的深度探索。

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