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本教材的編寫(xiě)理念是以比較行星學(xué)為核心思想，以地球科學(xué)尤其是早期地球研究為切入點(diǎn)，在太陽(yáng)系各個(gè)天體物理、化學(xué)和地質(zhì)特征的基礎上，探討太陽(yáng)系及其天體和系外行星的形成和演化機制。本教材適用于行星科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、空間科學(xué)與技術(shù)、天文學(xué)的高校本科生和研究生，也可供從事上述領(lǐng)域的相關(guān)科研人員和科學(xué)愛(ài)好者閱讀參考。

李春輝，畢業(yè)于德國柏林自由大學(xué)，獲自然科學(xué)博士學(xué)位。主要從事早期地球和類(lèi)地行星的起源和演化領(lǐng)域的研究工作。曾在Nature Geoscience、Geochimica et Cosmochimica Acta和Geology等期刊發(fā)表文章。2020年入職成都理工大學(xué)，作為主要執筆人起草了我國第一個(gè)行星科學(xué)本科人才培養方案。

ⅲ / 序

ⅴ / 前言

第一部分：我們所處的宇宙

003 / 第一章 從大爆炸到元素

013 / 第二章 觀(guān)測宇宙

021 / 第三章 行星誕生的場(chǎng)所

第二部分：我們的太陽(yáng)系

031 / 第四章 太陽(yáng)系巡游

041 / 第五章 太陽(yáng)

063 / 第六章 天體的運行

083 / 第七章 地球

107 / 第八章 月球

129 / 第九章 火星

149 / 第十章 金星

163 / 第十一章 水星

179 / 第十二章 小行星帶與彗星

201 / 第十三章 木星和土星

231 / 第十四章 天王星和海王星

247 / 第十五章 冥王星與柯伊伯帶

263 / 第十六章 行星探測中的設備

第三部分: 形成一顆行星

281 / 第十七章 系外行星

309 / 第十八章 行星的形成

333/ 主要參考文獻

中國科學(xué)院院士 南京大學(xué)教授 楊經(jīng)綏

遙遠而深邃的星空，始終驅動(dòng)著(zhù)具有好奇心的人類(lèi)對其進(jìn)行無(wú)盡的探索。行星科學(xué)是伴隨深空探測的一門(mén)新興學(xué)科。20 世紀70 年代初，我國成功發(fā)射了第一顆人造地球衛星，標志著(zhù)我國登上了太空探索的舞臺。2004 年，我國正式開(kāi)展月球探測工程，并命名為嫦娥工程。隨著(zhù)嫦娥工程的開(kāi)展，我國的深空探測的遠景規劃逐漸清晰。

深空探測需要大批有志向、有能力的科研人才和技術(shù)工程人才。如何為行星科學(xué)源源不斷地注入新生力量？ 2020 年，成都理工大學(xué)組建了行星科學(xué)英才班，提出了國內首個(gè)行星科學(xué)本科人才培養方案；中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所設置行星科學(xué)研究生專(zhuān)業(yè)，為行星科學(xué)高層次人才的培養開(kāi)辟道路。2021 年12 月，教育部將行星科學(xué)列入全國普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄。至此，我國行星科學(xué)的人才培養體系得以建立。

作為新興學(xué)科的行星科學(xué)，急需一門(mén)導入性質(zhì)的課程，引導學(xué)生由淺入深地了解行星科學(xué)的來(lái)龍去脈和前沿研究方向?！缎行强茖W(xué)導論》起到了普及相關(guān)知識和激發(fā)學(xué)生興趣的積極作用。目前開(kāi)設行星科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)的高校多將其作為導論課程。編者從他們幾年的實(shí)踐探索中總結出本教材，側重從物理、化學(xué)、地質(zhì)等多角度探討行星的形成和演化，內容全面，文字簡(jiǎn)明流暢，緊跟行星科學(xué)的前沿動(dòng)態(tài)，不失為一本急需的、探索行星科學(xué)領(lǐng)域里的實(shí)用教材。是為序。

◎ 中國科學(xué)院院士 南京大學(xué)教授 楊經(jīng)綏

作為新興學(xué)科的行星科學(xué)，急需一門(mén)導入性質(zhì)的課程，引導學(xué)生由淺入深地了解行星科學(xué)的來(lái)龍去脈和前沿研究方向?！缎行强茖W(xué)導論》起到了普及相關(guān)知識和激發(fā)學(xué)生興趣的積極作用。

◎ 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所學(xué)術(shù)委員會(huì )主任 成都理工大學(xué)行星科學(xué)國際研究中心主任 劉耘

《行星科學(xué)導論》由我國首個(gè)行星科學(xué)本科專(zhuān)業(yè)的任課教師傾心打造，其整體框架結構設計周密，更經(jīng)過(guò)課堂教學(xué)實(shí)踐的不斷驗證與強化。本教材的內容組織及章節編排經(jīng)過(guò)悉心規劃，體現了作者對教學(xué)實(shí)效性的深入考量與精準把握。

◎ 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院副院長(cháng) 沈冰

行星科學(xué)的內涵和邊界如何定義？未來(lái)發(fā)展方向是什么？《行星科學(xué)導論》一書(shū)給出了很好的答案，本書(shū)的出版對于行星科學(xué)學(xué)科在我國落地有著(zhù)重要的意義。

★ 腳踏實(shí)地，仰望星空：“世界上唯有兩樣東西能讓我們的內心受到深深的震撼,一是我們頭頂浩瀚燦爛的星空,一是我們心中崇高的道德法則?！边b遠而深邃的星空始終驅動(dòng)著(zhù)好奇的我們去探索。通往宇宙的這條路，需要我們依托專(zhuān)業(yè)化教材的一步步鋪墊，不斷為深空探測事業(yè)輸送一代代學(xué)子，才有機會(huì )去觸碰那神秘又浩瀚的星空。

★ 層次豐富，敘述簡(jiǎn)潔，契合專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習：側重從物理、化學(xué)、地質(zhì)等多角度探討行星的形成和演化，內容全面。文字簡(jiǎn)明流暢，緊跟行星科學(xué)的前沿動(dòng)態(tài)，交給讀者一把開(kāi)啟行星科學(xué)大門(mén)的鑰匙！

★ 穿插模塊化知識點(diǎn)，觸類(lèi)旁通：在正文中穿插了各種類(lèi)型的“知識拓展”模塊，如科考背景、太空探測過(guò)程、科學(xué)家趣事、天體命名規則等引申知識，助你主線(xiàn)支線(xiàn)學(xué)習任務(wù)兩手抓！

★ 版式精致，編排精細，圖文精美：專(zhuān)門(mén)繪制與知識點(diǎn)密切相關(guān)的精美插圖，既要科學(xué)，又要美觀(guān)！圖文并茂的雙欄版式設計，使你的閱讀體驗不枯燥！

任何一門(mén)自然科學(xué)都是面向宇宙的發(fā)問(wèn)。（緒論P1）

通常來(lái)說(shuō)，天文學(xué)是通過(guò)天文望遠鏡對太空進(jìn)行觀(guān)測。這些在地球表面或者太空中的天文望遠鏡收集它所能收集的各種光，并通過(guò)對光的分析對事物進(jìn)行命名和分類(lèi)。天體物理學(xué)則是通過(guò)數學(xué)和物理的手段對天文觀(guān)測到的現象進(jìn)行深層次的解釋?zhuān)屛覀兞私膺@些現象的發(fā)生機制。宇宙學(xué)的使命則更為宏觀(guān)，它將宇宙作為整體來(lái)看待，探討宇宙的起源和演化，探討時(shí)間、空間和物質(zhì)的關(guān)系等。（緒論P1）

我們喝的水、爬的山、呼吸的空氣甚至我們自身都是由各種元素（element）組成的。這些不同的元素是具有不同質(zhì)子數的原子（atom）。原子由帶正電的原子核（nucleus）和帶負電的核外電子（electron）組成，原子的質(zhì)量主要由原子核決定，原子的體積則主要由電子決定。（1.1元素P7）

太陽(yáng)還在燃燒，并未死亡，組成地球生命體的碳、氮和氧是哪里來(lái)的呢？其實(shí)這是上一代恒星死亡后的殘留物。太陽(yáng)并不是宇宙中的第一代恒星，在它之前宇宙中已經(jīng)有很多恒星形成又死去。再進(jìn)一步想，人體由大量的水組成，而水的主要成分是氫和氧，氫還是宇宙大爆炸直接的產(chǎn)物。因此，我們的血肉不僅是父母之愛(ài)的結晶，也與時(shí)間同初始。這可真是致廣大而盡精微呀?。?.3恒星的燃燒與元素的起源P10）

隕石分類(lèi)是一項基礎工作，是隕石學(xué)家和宇宙化學(xué)家交流與工作的基礎。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，隕石分類(lèi)就是通過(guò)某種指標將某些隕石劃為同一類(lèi)。這樣不僅有助于研究隕石之間的關(guān)系，也有助于發(fā)現新隕石。需要注意，隕石分類(lèi)工作并不直接與隕石成因關(guān)聯(lián)，而恰恰是在隕石分類(lèi)的基礎上，人們才開(kāi)始探討不同類(lèi)隕石之間的相似性與差異性，進(jìn)而研究導致這種差異的過(guò)程。(12.1.3隕石的分類(lèi)P183)

影響冰巨星大氣結構、動(dòng)力學(xué)及能量平衡的機制十分復雜，目前為止知之甚少。例如，已知水是控制木星和土星大氣層中多種現象最重要的成分，但是目前并不知道水在天王星和海王星大氣中的分布規律。對天王星和海王星了解如此之少的最主要原因是迄今為止人類(lèi)還沒(méi)有發(fā)射一個(gè)圍繞這兩個(gè)天體運轉的探測器或觀(guān)測衛星。（14.1.2大氣垂直結構P238）