美国行星科学课程学习指南

行星科学课程是对行星及其行星系统(包括卫星、环系统、气体云和磁层)的科学研究。它涉及了解行星系统是如何形成的、这些系统是如何运作的以及它们的所有组成部分是如何相互作用的。它是一个跨学科领域，包括天文学、大气科学、地质学、空间物理学、生物学和化学等方面。

一、什么是行星科学?

行星科学(偶尔称为行星学)是对行星(包括地球)、卫星和行星系统进行科学研究的学科，特别是太阳系中的行星系统以及形成它们的过程。它研究的对象范围从微小的微米流星到气体巨星，旨在确定它们的组成、动态、形成过程、相互关系和历史。这是一个高度跨学科的领域，最初起源于天文学和地球科学，但现在涵盖了许多学科，包括行星天文学、行星地质学(包括地球化学和地球物理学)、大气科学、海洋学、水文学、理论行星科学、冰川学以及外行星的研究。相关领域还包括太空物理学，当涉及到太阳对太阳系物体的影响时，以及天体生物学。

行星科学有相互关联的观测和理论分支。观测研究可以涉及太空探索，主要是通过使用遥感的无人机器人航天任务，以及地球实验室中的比较性实验工作。理论部分涉及大量的计算机模拟和数学建模。

行星科学家通常隶属于大学或研究中心的天文学和物理学或地球科学部门，尽管全球有一些纯粹的行星科学研究所。每年都有几个重要的学术会议和各种同行评审的期刊。

二、行星科学试图回答的重要科学问题包括：

1. 太阳系是如何形成的?

2. 生命存在的条件是什么?

3. 太阳系的运作原理是什么?

4. 太阳如何影响行星和行星系统?

5. 行星系统是如何演化的?

三、这些问题如何得以解答呢?

行星科学家使用各种不同的技术，涉及多个科学领域，试图回答这些问题：

1. 使用无人机器人航天器对行星及其行星系统进行测量。

2. 使用地面或太空望远镜对遥远的行星、卫星等进行观测。

3. 在实验室或地球上不同地点进行实验工作，复制不同的行星环境。

4. 进行理论研究，涉及数学工作，利用计算机建立行星系统或其组成部分的模型。

示例：在土卫六的大气中发现大型有机分子

土卫六是土星的最大卫星，也是太阳系第二大卫星。MSSL的行星科学家利用卡西尼航天器通过飞越土卫六的高层大气时所进行的测量，发现了土卫六大气中存在着非常大的带电有机分子。通过测量它们的质量并考虑形成它们所需的化学反应，我们发现这些分子可能是由大气中的复杂化学反应而产生的。推动这一过程的能量来自太阳光和从土星的磁层下降到大气中的粒子。这些粒子在下降到土卫六的表面时逐渐变成中性，并成为一种称为的重型分子。我们认为这些分子对生命的起源很重要，可能在地球的早期历史中起到了重要作用。因此，在某种意义上，土卫六就像是地球过去历史的一扇窗户。

四、为什么这些问题重要?

太阳系的起源在哪里?生命的起源在哪里?这些问题属于我们可以提出的最深刻的问题之一。研究许多行星系统也很重要，因为这可以更多地了解我们自己的地球，并帮助我们理解太空天气和气候变化等影响。

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