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10.E：类地球行星——金星和火星（练习）

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    202211

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    为了进一步探索

    文章

    金星
    • Dorminey，B. “炎热世界中的酷科学。” 天文学（2006 年 2 月）：46。 金星和金星快车任务计划的五页概述。
    • Kargel，J. “金星之河。” 天空与望远镜（1997 年 8 月）：32。 在熔岩通道上。
    • 罗伯逊，D. “干燥的星球。” 天空与望远镜（2008 年 4 月）：26。 概述我们对地球的理解。
    • 罗宾逊，C. “麦哲伦揭示了维纳斯。” 天文学（1995 年 2 月）：32。
    • Stofan，E. “金星的新面孔。” 天空与望远镜（1993 年 8 月）：22。
    • 齐默尔曼，R. “席卷维纳斯。” 天文学（2008 年 10 月）：66。 关于金星快车任务的结果。
    火星
    • Albee，A. “火星的神秘景观。” 《科学美国人》（2003年6月）：44。 火星全球测量师和火星奥德赛任务的结果和概述。
    • 贝尔，J. “重新审视火星。” 天文学（2015 年 8 月）：28。 很好地总结了最近的航天器结果以及它们如何改变我们对火星的理解。
    • 贝尔，J. “揭开火星的秘密过去。” 天空与望远镜（2009 年 7 月）：22。 漫游者和轨道飞行器如何帮助我们了解火星的历史和水的作用。
    • 贝尔，J. “红色星球的水汪汪的过去。” 《科学美国人》（2006 年 12 月）：62。 漫游者正在提供证据，证明古代火星是潮湿的。
    • Burnham，R. “Red Planet Rendezvous。” 天文学（2006 年 5 月）：68。 关于水手谷和一部由许多静止图像构成的天桥电影。
    • 克里斯滕森，P. “火星的许多面孔。” 《科学美国人》（2005年7月）：32。 漫游者任务的结果；有证据表明火星曾经在某些地方被潮湿。
    • Lakdawalla，E. “火星上水的历史。” 天空与望远镜（2013年9月）：16。 清楚地回顾了我们目前对不同时代水在火星上的作用的理解。
    • Malin，M. “火星的愿景。” 《天空与望远镜》（1999 年 4 月）：42。 红色星球的地质之旅，带上新的火星全球测量师图片。
    • McEwen，A. “火星在运动。” 《科学美国人》（2013年5月）：58。 在沟渠和其他表面变化上。
    • McKay，C. & Garcia，V. “如何在火星上寻找生命。” 《科学美国人》（2014 年 6 月）：44。 未来的探测器可以进行实验。
    • Naeye，R. “欧洲的火星之眼。” 天空与望远镜（2005 年 12 月）：30。 关于火星快车任务及其发送的精彩特写图像。
    • Talcott，R. “在火星上寻找地面真相。” 天文学（2009 年 10 月）：34。 漫游者和轨道飞行器如何帮助科学家了解红色星球的表面。

    网站

    视频

    协作小组活动

    1. NASA高级官员已要求您的团队开始计划在火星上建立第一个人类殖民地。 首先，列出人类需要携带什么样的东西才能在红色星球表面存活多年。
    2. 德克萨斯州维纳斯（确实有这样一个城镇）的市长提议美国宇航局资助一项载有人类的金星任务，作为宣传特技。 显然，这位优秀的市长忽略了在大学里上天文学课程。 让你的团队整理一份清单，尽可能多地列出人类不太可能很快降落在金星表面的理由。
    3. 即使人类难以在金星表面生存，这并不意味着我们无法更多地了解我们戴着面纱的姊妹星球。 让你的团队集思广益一系列任务（假装成本不是问题），这将为我们提供有关金星大气、地表和内部的更多详细信息。
    4. 在二十一世纪末的某个时候，当前往火星旅行变得有些例行时，一对非常富有的夫妇要求你计划一次火星蜜月之旅，其中包括红色星球上最壮观的景点。 组建您的团队成为珀西瓦尔·洛厄尔纪念旅游局，并列出一份不容错过的火星旅游景点清单。
    5. 在这部名为《火星人》的畅销书和电影中，当我们的英雄被火星上的强风暴掩埋了一半时，他被撞倒并失去知觉。 鉴于你在本章中学到了关于火星大气层的知识，让你的小组讨论这种情景有多现实。 （顺便说一句，这本书的作者本人在采访和演讲中亲切地承认这是一个合理的问题。）
    6. 一小群 “真正的信徒” 声称 “火星上的面孔” 不是自然形成（参见第10.5节中的《天文学与伪科学：火星上的脸》专题框），天文学家对媒体的广泛宣传感到困惑和恼火。 让你的团队列出许多媒体对这个故事如此着迷的原因。 你认为天文学家可以或应该做些什么来让公众对此类问题持怀疑态度、科学的观点？
    7. 您的小组是由联合国成立的科学家特别委员会，负责确定应如何将任何火星样本送回地球，以免可能的火星微生物危害地球生命。 你会推荐什么预防措施，从火星开始，一直到分析返回地球的火星样本的实验室？
    8. 让你的小组集思广益，讨论流行文化中的火星。 你能想到多少部与火星相关的电影、歌曲或其他音乐和产品？ 火星成为电影制作人、词曲作者和产品设计师的热门主题的原因有哪些？

    查看问题

    1. 列出金星、地球和火星的几种相似之处，以及它们的几种不同之处。
    2. 比较地球、金星和火星当前的大气成分、厚度（和地表压力）和温室效应
    3. 金星的大气层如何通过失控的温室效应演变到现在的状态？
    4. 描述火星上当前的大气层。 有哪些证据表明过去一定有所不同？
    5. 解释失控的冰箱效应及其在火星演化中可能扮演的角色。
    6. 我们有哪些证据表明过去火星上有流动（液态）水？ 即使在今天，还有什么证据表明水从地下流出来？
    7. 有哪些证据表明金星在大约3亿至6亿年前曾在火山中活跃？
    8. 为什么火星是红色的？
    9. 火星上云的构成是什么？
    10. 火星上极帽的构成是什么？
    11. 描述金星旋转的两个异常特征以及可能造成它们的原因。
    12. 火星奥德赛航天器如何能够在不着陆火星的情况下探测到火星上的水？

    思想问题

    1. 使用雷达成像而不是普通摄像机来研究金星地形有什么好处？ 这两种绘制地球或火星的方法的相对优势是什么？
    2. 金星和地球与太阳的大小和距离几乎相同。 两颗行星的地质学主要区别是什么？ 造成这些差异的原因可能是什么？
    3. 为什么金星大气中的二氧化碳比地球大气中的二氧化碳多得多？ 为什么二氧化碳比火星上的二氧化碳多得多？
    4. 如果维京任务是关于火星的丰富信息来源，那么我们为什么要向火星派遣探路者、全球测量师和其他最近的航天器呢？ 列出仍然困扰天文学家的有关火星的问题。
    5. 将火星与水星和月球的整体特性进行比较。 主要的相似之处和不同之处是什么？
    6. 将火星和金星上的山脉与地球和月球上的山脉进行对比。
    7. 我们相信，在太空撞击方面，所有地球行星都有相似的历史。 解释一下如何利用这个想法来确定火星高地、火星盆地和塔尔西斯火山的形成日期。 这些特征得出的年龄有多确定（换句话说，我们如何检查我们从这种方法中得出的年龄）？
    8. 金星或火星上可能存在过生命吗？ 在每种情况下都要证明你的答案是合理的。
    9. 假设，几十年后，美国宇航局正在考虑派遣宇航员前往火星和金星。 在每种情况下，都要描述他们必须携带什么样的防护装备，以及如果太空服破裂他们的生存机会有多大。
    10. 我们相信，金星、地球和火星都是从大量的水供应开始的。 解释一下每个星球的水现在在哪里。
    11. 有关火星的信息来源之一是对来自火星的陨石的分析。 既然我们派往那里的任何任务都没有从火星返回过任何样本，我们怎么知道这些陨石来自火星？ 他们透露了关于火星的哪些信息？
    12. 失控的温室效应及其相反的冰箱失控效应导致金星和火星恶劣、无法居住的条件。 温室效应是否总是导致气候变化，从而导致水和生命的流失？ 给出答案的理由。
    13. 金星的高表面温度与当今地球上对全球变暖的担忧有什么关系？
    14. 什么是沙尘魔鬼？ 你会期望从火星或地球上的沙尘魔那里感受到更多的微风吗？ 解释一下。
    15. 在火星赤道附近，同一地点的温度可能从夜间的平均 —135 °C 到白天的平均 30 °C 不等。 你怎么能解释与地球上温度相比有如此大的温度差异？

    自己搞清楚

    1. 估计火星地下永久冻土的全球（全球）区域可能存在的水量（计算两个永久冻土厚度，分别为1和10 km，永久冻土中的冰浓度按体积计算为10％）。 将您得到的两个结果与示例 10.5.1 中计算的地球海洋中的水量进行比较。
    2. 最接近的地方，金星距离地球约4100万千米。 它最远的距离有多远？
    3. 如果你在地球表面重 150 磅，你对金星的重量会是多少？ 在火星上？
    4. 计算地球、月球、金星和火星的相对陆地面积，即未被液体覆盖的表面量。 （假设 70% 的地球被水覆盖。）
    5. 火星和地球之间最近的接近距离约为5600万公里。 假设你可以乘坐太空飞船以 58,000 km/h 的速度行驶，这是前往冥王星的 New Horizons 太空探测器达到的速度，也是迄今为止从地球发射的所有太空飞行器中最快的速度。 在最接近时到达火星需要多长时间？