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行星地質(zhì)學(xué)發(fā)展歷史
行星地質(zhì)學(xué)最早起源于天文學(xué),并隨地質(zhì)學(xué)研究方法的滲透而融合發(fā)展。其發(fā)展歷史可以劃分為?3?個(gè)時(shí)期。
萌芽時(shí)期(17?世紀(jì)—1960?年)
行星地質(zhì)學(xué)的萌芽始于?17?世紀(jì)望遠(yuǎn)鏡發(fā)明之后,人類開始用望遠(yuǎn)鏡觀測月球和火星表面特征。這一時(shí)期研究以直觀描述月球和火星表面的形貌特征以及猜測性成因解釋為主。1609?年,伽利略及其同事利用望遠(yuǎn)鏡觀察發(fā)現(xiàn)月球表面并不光滑,布滿了山脈和火山口,并首次繪制發(fā)布了月球地圖。隨后多名科學(xué)家也利用望遠(yuǎn)鏡觀察繪制了不同版本的月球地圖和火星地圖。在月球地圖上,月球表面暗色的地區(qū)被稱為“海”,明亮的地區(qū)被稱為“陸”;科學(xué)家對許多環(huán)形山進(jìn)行了命名,提出了環(huán)形山是由小天體撞擊形成的觀點(diǎn)。在火星地圖上,科學(xué)家描繪出火星表面大量狹窄的暗色“河道”、隨季節(jié)變化的極區(qū)冰蓋和塵暴等地貌特征,并開始對火星“河道”的成因進(jìn)行研究。對月球和火星地貌特征及其成因的零星研究形成了行星地貌研究的萌芽,為行星地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。
奠基時(shí)期(1960—1994?年)
自?1960?年開始,頻繁的太陽系探測和快速發(fā)展的月球科學(xué)為行星地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。在此期間,行星地質(zhì)學(xué)經(jīng)歷了從定性到定量、由淺至深、由零散至綜合的發(fā)展歷程,研究逐步趨于系統(tǒng)化,涉及行星固體圈科學(xué)、行星環(huán)境科學(xué)、行星資源學(xué)和天體生物學(xué)等相關(guān)內(nèi)容。對“阿波羅登月計(jì)劃”時(shí)期太陽系探測任務(wù)獲取了大量數(shù)據(jù)和樣品以及隕石的研究,為深入開展行星地質(zhì)學(xué)的研究提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。特別是月球探測數(shù)據(jù)獲取和月球樣品返回,促進(jìn)了月球巖石類型、礦物組成、地質(zhì)構(gòu)造特征、地形地貌、空間環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化歷史等一系列研究的突破?。同時(shí)人們認(rèn)識到月球表面含有豐富的鈦鐵礦、克里普巖、氦-3?和太陽能等資源,可為人類社會的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。而工程探測的不斷實(shí)施,也進(jìn)一步促進(jìn)了月球和火星表面環(huán)境研究的深入。另一方面,“海盜號”火星探測器在火星表面開展的生物實(shí)驗(yàn)是人類首次在地外行星開展生命探測,促進(jìn)了地外生命研究的發(fā)展。上述研究發(fā)展和成果,豐富了行星地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容,逐漸形成了行星地質(zhì)學(xué)的基本框架。
形成和發(fā)展時(shí)期(1994?年至今)
1994?年以來,月球探測和深空探測進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)期,美國、歐洲、中國、日本、印度等多國都紛紛提出并實(shí)施了月球探測和深空探測計(jì)劃,其探測方案更加全球化、綜合化和整體化,促進(jìn)了行星地質(zhì)學(xué)的快速發(fā)展。一方面,新時(shí)期的月球、火星和小行星等地外天體探測更加重視全球性和綜合性,將行星的巖石礦物、地質(zhì)作用和環(huán)境特征結(jié)合起來,綜合分析行星的不同圈層結(jié)構(gòu)特征及其相互作用關(guān)系,推斷行星的形成和演化歷史,逐漸完善了行星地質(zhì)學(xué)的分析方法和研究內(nèi)容。另一方面,新時(shí)期的月球和深空探測開始關(guān)注行星資源的開發(fā)利用、月球基地建設(shè)和宜居環(huán)境的探尋,把科學(xué)研究和工程技術(shù)結(jié)合起來,將多學(xué)科的研究方法和成果引入行星地質(zhì)學(xué)。目前,美國、歐洲、中國等都積極推動行星地質(zhì)學(xué)的發(fā)展,在不少科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)均開設(shè)了行星地質(zhì)科學(xué)的研究方向。