“地球空间双星探测计划”及其与全球环境变化的关系

本文论述了“地球空间双星探测计划”(简称双星计划)及其与全球环境变化的关系。地球空间双星探测计划包括两颗小卫星,分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的近地赤道区和近地极区。双星计划的主要科学目标是用高分辨率的仪器在近地空间的主要活动区探测场和粒子的时空变化;研究磁层空间暴(磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴)的触发机制及其对太阳活动和行星际扰动的响应过程;建立地球空间环境的动态模式。为了实现科学目标,赤道区卫星和极区卫星上各载有8台探测仪器。近地赤道区卫星的轨道是:近地点550km左右,远地点60000km左右,倾角约28.5°;近地极区卫星的轨道是:近地点700km,远地点40000km,倾角约90°。为了使双星计划与欧洲空间局ClusterII卫星相配合,赤道区卫星计划于2003年6月发射,极区卫星计划于2003年12月发射。双星计划与ClusterII卫星相配合,可形成地球空间6点探测计划,这将成为21世纪初国际上重要的地球空间探测计划。本文概要讨论了双星计划与地球系统各圈层的关系,包括与大气圈、生物圈、地球内部各圈层及全球环境变化的关系。     

比较行星地质学的研究方法、现状和展望

比较行星地质学是人类认识自然和人类本身形成与演化的前缘学科,是实现太阳系探测三大科学目标的主要手段.比较行星地质学研究主要回答3个问题:行星的现状是什么样的?行星的过去是什么样的?行星的过去、现在与太阳系其他行星的可比性如何?行星地质学的研究内容与研究地球地质相似,即撞击作用、火山(岩浆)作用、构造作用和夷平作用等,这些是塑造行星地貌最主要的地质作用,其中撞击构造是其他行星更为常见的地质作用.行星地质学的研究方法是利用遥感获得的各种影像、光波和电磁波等数据,以及在行星表面直接勘察获得的数据和取回的样品,对行星表面和地表以下的成分、结构和形成与演化过程进行研究.我国积极参与深空探测将获得第一手行星地质数据,国际深空探测计划的持续实施和数据的广泛共享为中国科学家积极参与行星地质学和比较行星学的研究提供了广阔空间,同时也为研究和认识地球提供新的和更全面的视野.     

太阳活动及其对地球环境的影响

太阳活动及其对地球环境影响的研究至今已发展成一门涉及太阳物理学、空间物理学和地球物理学的边缘学科,它研究三者的关系及相互作用的过程。本文将太阳活动分成缓变型和爆发型两类,分别介绍了它们的主要成员冕洞、总辐射、太阳黑子、太阳耀斑和日冕物质抛射的性质及特征;分别讨论了这两类太阳活动对地球环境的影响,还指出了太阳活动对固体地球的作用。     

比较行星空间物理

空间物理学日趋成熟,既丰富了人类对地球和行星空间的认识,也引申出更具挑战性的问题。一些涉及行星演化问题的解决倚赖与其他学科的交叉探索,要求研究者从行星地球的视角出发,把地球视为一个从地核到磁层的多圈层耦合系统。作为系统外层环节的空间环境,其中的问题可通过比较行星研究的思路找到突破口。基于学科交叉的比较行星空间物理研究将是未来空间物理学的一个重要发展方向。阐述比较行星空间物理研究的思路和必要性,梳理研究现状,并展望研究前景。     

行星地质工程原位测试方法

作为行星地质学与行星工程学的交叉学科,行星地质工程学科直接支撑行星探测、行星科研站与基地建设、行星资源开发与未来人类移居,相关研究已迫在眉睫。与地球相比,行星地质体在物质、结构与环境3个方面存在较大差异,决定着行星地质体工程特性与地球具有很大的差别,开展行星地质工程原位测试是准确获取行星地质体工程特性的最直接方式。文章把月球探测和火星探测任务中地质工程原位测试方法分为5类:触探试验、铲斗试验、钻探试验、地球物理探测和摄影测量,分别分析了各类原位测试方法的原理与科学载荷,对比各种方法中不同测试仪器的差异;利用月球工程特性原位测试结果梳理总结了月壤工程特性,包括粒度分布、密度、孔隙比、抗剪性、压缩性和承载力,分析了月壤和火壤工程特性的变化规律,并指出了与地球土壤物理力学特性的差异;未来应以行星探测任务为载体,结合地面低重力模拟测试平台和物理力学本构理论研究,研制小型轻量、自动智能的工程特性原位测试科学载荷,获取更加准确的行星土壤和岩石的工程特性参数,支撑月球科研站、基地建设和火星取样返回等深空探测任务。     

我国探月地学研究取得可喜进展

为交流国际探月及行星科学研究最新成果资讯,推动我国探月地学研究的深入开展。2009年6月16～18日,国土资源部中国地质调查局在京主办“探月与地学科学国际研讨会”。围绕国际探月科学研究的最新进展及中国月球与行星科学研究动态,中外科学家进行了广泛的交流研讨。科学家的学术报告主要涉及行星探测与行星科学、月球遥感与月球地质、月球地球化学与月岩样品研究、月球地球物理、当前月球探测动态、未来月球与行星探测计划等多方面内容。     

“行星地质与化学”专辑序

正行星科学起源于天文学和地球科学,是伴随人类月球和行星探测工程快速诞生的学科,与全球板块活动理论同时期建立。经过半个多世纪的发展,行星科学已细分为行星地质、行星化学、行星物理、天体生物学等成熟的分支。其中,行星地质学使用多源遥感数据和模拟对比的方法,主要目的是了解天体的地质演化;行星化学起源于传统地球化学和陨石学,主要目的是了解天体物质的起源和演化。行星地质和化学从跨越天体的角度研究地质过程和地球化学的本质,为探索地球的起源和演化,尤其是地球早期演化、生命起源等重大科学问题提供了独特的视角。     

太阳系探测的进展与比较行星学的主要科学问题

回顾了太阳系的探测历程,综合分析了太阳系探测的发展趋势。未来的太阳系探测将以月球与火星探测为主线,适度开展太阳系其他行星及其卫星、小行星和彗星的考察性探测。21世纪将是全面探测太阳系并为人类社会长期可持续发展服务的新时代。随着太阳系探测的进展,通过系统比较地球与类地行星的大气层与水体的形成演化过程、地形地貌与地质构造特征、岩石类型、热历史与内部结构等方面的共性与特性研究,表明行星的质量大小和行星与太阳的距离的相互耦合,制约了行星的形成和演化的复杂过程。比较行星学已成为指导太阳系探测的科学理论体系。     

21世纪地球科学研究的重大科学问题

凝炼地球科学研究的重大科学问题,对推动地球科学基础研究的发展具有重要意义。美国国家研究理事会（National Research Council）2008年3月发布的研究报告《地球的起源和演化：变化行星的研究问题》提出了21世纪固体地球科学研究的10个重大科学问题：①地球和其他行星的起源;②地球早期的演化历史;③生命的起源;④地球内部的运动及其对地表的影响;⑤地球的板块构造与大陆;⑥地球的物质特性对地球过程的控制;⑦气候变化的原因与幅度;⑧地球—生命的相互作用;⑨地震、火山喷发等灾害及其后果的预测;⑩地球内外流体运动对人类环境的影响。这些重大科学问题对我国的地学发展战略研究及地球科学基础研究均将具有重要的借鉴和指导意义。主要依据NRC的《地球的起源和演化：变化行星的研究问题》报告,对这些重大科学问题进行了解读和分析。     

特约主编致读者

<正>在地球上,通过对地质构造的研究,我们可以掌握不同尺度构造运动的发生、发展和终止的过程,了解这一过程对地球地貌、矿产资源、环境和生物演化等所产生的影响。在以月球研究为代表的行星地质学中,研究方式和手段有很大的区别,但通过对行星表面构造现象的研究同样有助于我们了解行星的结构、形成和演化以及与地球的关系。在国家高技术研究发展计划"863"项目"绕月探测工程科学数据应用与研究"子课题     

试论月球科学与类地行星研究的学科属性

我国月球探测一期工程获国家批准立项和“嫦娥一号”卫星成功发射及运行这一历史性事件标志着我国已继人造地球卫星、载人航天阶段之后,开始进入人类航天活动的第三领域——深空探测。无疑此时探讨人类这一伟大社会实践活动的自然科学意义,特别是深空探测对象的科学内涵具有重要的现实意义。随着相关技术的开发、创新和成熟,工作重点将逐渐转移到深空探测对象本身的科学研究上来,即认识地球之外的行星体以及更深刻地重新审视地球。本文讨论了现阶段深空探测对象——月球及类地行星的基本物质属性,回顾美国和前苏联两国探月计划实施历史的启示,Apollo计划的演变．科学内容的纳入及宇航员地学素养的要求,Apollo登月计划的实施对月球科学本身的促进,以及对20世纪地球科学发展、人才队伍建设和分析技术进步等的重大影响,总结了前苏联探月计划的成败及其教训,并对我国月球探测工程立项历史等方面进行了分析。在此基础上,论述了月球科学及类地行星研究的地球科学属性,并强调指出地球科学家应将月球及整个类地行星研究纳入到地球系统科学的框架之中。     

《地球系统科学》简介

随着人类社会的发展,人类对地球环境的影响已步入了全球范围的时代。当前,人类正面临着一系列前所未有的、重大而紧迫的全球环境问题,如环境污染、温室效应、植被破坏、土地沙漠化、水资源短缺等。从科学的角度看,这些紧迫的环境问题,涉及地球各部分的相互作用,涉及到地球作为一颗行星的可居住性问题。认识并预言地球环境的变化,是世界科学家们面临的严重挑战。     

我国月球探测的总体科学目标与发展战略

在简述月球探测的历程与趋势的基础上,强调当代月球探测的总体目标为：①研究月球与地月系的起源和演化,特别是月球大气层与磁场的消失,矿物与岩石的分布和形成环境、月壤和内部层圈结构的形成以及月球演化的历程;②探测月球的资源、能源和特殊环境的开发利用及对人类社会长期可持续发展的支撑。我国不载人月球探测划分为绕、落、回三个阶段。为了全球性、整体性重新认识月球,绕月卫星探测的科学目标是为了获取全月面三维影像,探测14种有用元素的全球分布与丰度,探测月壤厚度并估算氦 3资源量以及太阳活动对空间环境的影响。"落"为月球探测器软着陆就位探测和月球车巡视探测,建立月基光学、低频射电和极紫外天文观测平台。"回"为月球探测器软着陆就位探测和取样返回地面。     

火星Tharsis大火山岩省及其与五大连池火山的对比研究

火星是与地球具有最多相似性的内地行星,也是进行比较行星地质学研究最好的行星.近年来的大量探测活动,包括轨道器遥测和着陆器与漫游车的就位探测已获得大量数据.     

比较行星学研究进展——第三届地球系统科学大会比较行星学分会场综述

比较行星学是一门由天文学和地球科学交叉形成的学科。比较行星学以地球作为参照物,研究行星及其卫星的大气物理、化学和动力性质、表面特征、内部化学组分和构造、磁场性质、气候环境以及生命存在可能性。虽然比较行星学在我国还没有形成独立和完善的学科体系,但参加比较行星学分会场的人数远超预期,说明人们对这一新兴学科有强烈兴趣。提交的论文大致可分为3个部分:太阳系行星、太阳系外行星和月球探测。来自海内外的学者展示了他们最新的研究成果。     

太阳等离子体和磁场输出的全球结构

太阳等离子体和磁场输出的全球结构魏奉思（中国科学院空间科学与应用研究中心北京１０００８０）关键词太阳等离子体，太阳磁场，全球结构一个特定的太阳活动现象会有什么样的行星际表现，会引起什么样的地球空间环境变化发生？这是全世界日地物理学家们面临的重大科学问...     

地球化学走廊带疏松沉积物重金属元素含量分布特征

<正>地球表层与人类生活密切相关,人类生活所需的矿产资源以及面临的环境问题,大都与地球表层相关。因此,研究地球表层元素的空间分布及含量特征,对矿产资源评价以及解决生态环境问题具有重大意义。"地球化学走廊带元素时空分布探测试验"是"地壳全元素探测技术与实验示范"(Sino Probe-04)的重要组成部分,项目选择穿越不同大地构造单元和重要成矿区带的3条地球化学走廊带,精确探测走廊带内疏松沉积物和岩石中76种元素的含量,编制3条地球化学走廊带元素地球化学图,系统研究地球化学走廊带上76     

1994年度国家自然科学基金项目指南

地球科学的任务在于揭示地球本身和其他天体对地球影响的基本规律,揭示人类活动与地球环境相互作用的效应,从而为优化开发、利用地球资源、防治自然灾害、保护和优化生态环境提供理论基础;为国土整治、大型工程建设及制定国家经济发展规划提供基础知识和资料;为探索地球与天体起源、生命与人类起源、人与环境相互关系的演变等重大基础理论问题提供科学依据。 本节指南所涉及的范围,包括地理学和土壤学、地质科学、地球化学、地球物理学、空间物理学、大气科学、海洋科学。 近三十年来人类的地球观发生了深刻的变化。突出的代表是以“活动论”为特征的板块构造学说的出现,引起了固体地球科学的革命性变化。在学科分工日趋细化的发展趋势的同时,增强了地学各分支学科综合化的趋势,出现了以全球变化为对象的地球系统科学,成为     

比较行星地质学与地外物质研究

一、引言 长期以来对地外物质(陨石、彗星、小行星和宇宙尘)系统而精细的研究、Apollo和Luna登月计划的实施和对月球样品的综合研究、大气外观测和一系列空间探测器对行星探测所取得的大量科学资料,为地球科学的发展开拓了广阔的领域与前景。航天技术与空间探测的迅速发展,获得了大量而系统的行星际空间科学数据,如银河宇宙     

行星地质资源与工程学导论

行星科学是近几十年发展起来的一门多学科交叉的新兴学科,如何利用行星资源、可持续永久开发太空成为行星科学的新兴前沿研究方向。在阿波罗号人类登月50周年之际,世界大国纷纷抢占深空探测的科技制高点,美国宣布重启太空计划,俄罗斯制定了一系列的月球战略,我国也制定了深空科学探测任务规划发展路线图,要达到这些宏伟的深空探测与开发目标,亟待发展行星地质资源与工程学,为太空的可持续永久开发提供基础理论与关键技术支撑。行星地质资源与工程学是行星地质学的分支,运用行星科学的基础理论,利用行星观测、探测及开发技术方法,研究行星地质资源形成演化规律,查明地质资源的类型、特征、储量和分布规律;进行行星地质资源的地质调查、岩石成分、结构与性能、开发地质条件评价与预测,解决行星工程中的各类地质问题,研发行星开发利用地质工程技术,为行星地质资源开发与人类工程活动提供基础理论与关键技术方法。行星地质资源与工程学的研究内容通常包括:行星地质资源探测理论与技术、行星地质资源成因演化与评价、行星地质工程。发展行星地质资源与工程学具有重要意义:从行星科学的视角进行研究,促进学科增长与拓展;开发行星地质资源,打破资源束缚,实现太空永久可持续开发;培养学科人才,提升行星地质资源与工程科技水平,为人类移居行星奠定基础。未来行星地质资源与工程学科应加强行星物理学、行星化学和行星地质学的交叉融合及理论应用,发展行星地质勘探方法与智能机器人工程技术,发展高/低温、高/低压、高辐照、低/微重力环境条件下样品采集、加工、多尺度测试分析理论与方法,培养行星地质资源与工程学科人才。