本教材的編寫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，在太陽系各個天體物理、化學(xué)和地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，探討太陽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(zhí)筆人起草了我國第一個行星科學(xué)本科人才培養(yǎng)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 觀測宇宙

021 / 第三章 行星誕生的場所

第二部分：我們的太陽系

031 / 第四章 太陽系巡游

041 / 第五章 太陽

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(shè)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(qū)動著具有好奇心的人類對其進行無盡的探索。行星科學(xué)是伴隨深空探測的一門新興學(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(wèi)星，標志著我國登上了太空探索的舞臺。2004 年，我國正式開展月球探測工程，并命名為嫦娥工程。隨著嫦娥工程的開展，我國的深空探測的遠景規(guī)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(nèi)首個行星科學(xué)本科人才培養(yǎng)方案；中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所設(shè)置行星科學(xué)研究生專業(yè)，為行星科學(xué)高層次人才的培養(yǎng)開辟道路。2021 年12 月，教育部將行星科學(xué)列入全國普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄。至此，我國行星科學(xué)的人才培養(yǎng)體系得以建立。

作為新興學(xué)科的行星科學(xué)，急需一門導(dǎo)入性質(zhì)的課程，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地了解行星科學(xué)的來龍去脈和前沿研究方向?！缎行强茖W(xué)導(dǎo)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。目前開設(shè)行星科學(xué)本科專業(yè)的高校多將其作為導(dǎo)論課程。編者從他們幾年的實踐探索中總結(jié)出本教材，側(cè)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(nèi)容全面，文字簡明流暢，緊跟行星科學(xué)的前沿動態(tài)，不失為一本急需的、探索行星科學(xué)領(lǐng)域里的實用教材。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)，急需一門導(dǎo)入性質(zhì)的課程，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地了解行星科學(xué)的來龍去脈和前沿研究方向?！缎行强茖W(xué)導(dǎo)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(dǎo)論》由我國首個行星科學(xué)本科專業(yè)的任課教師傾心打造，其整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計周密，更經(jīng)過課堂教學(xué)實踐的不斷驗證與強化。本教材的內(nèi)容組織及章節(jié)編排經(jīng)過悉心規(guī)劃，體現(xiàn)了作者對教學(xué)實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 沈冰

行星科學(xué)的內(nèi)涵和邊界如何定義？未來發(fā)展方向是什么？《行星科學(xué)導(dǎo)論》一書給出了很好的答案，本書的出版對于行星科學(xué)學(xué)科在我國落地有著重要的意義。

★ 腳踏實地，仰望星空：“世界上唯有兩樣?xùn)|西能讓我們的內(nèi)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。”遙遠而深邃的星空始終驅(qū)動著好奇的我們?nèi)ヌ剿鳌Ｍㄍ钪娴倪@條路，需要我們依托專業(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，才有機會去觸碰那神秘又浩瀚的星空。

★ 層次豐富，敘述簡潔，契合專業(yè)課程學(xué)習(xí)：側(cè)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(nèi)容全面。文字簡明流暢，緊跟行星科學(xué)的前沿動態(tài)，交給讀者一把開啟行星科學(xué)大門的鑰匙！

★ 穿插模塊化知識點，觸類旁通：在正文中穿插了各種類型的“知識拓展”模塊，如科考背景、太空探測過程、科學(xué)家趣事、天體命名規(guī)則等引申知識，助你主線支線學(xué)習(xí)任務(wù)兩手抓！

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

任何一門自然科學(xué)都是面向宇宙的發(fā)問。（緒論P1）

通常來說，天文學(xué)是通過天文望遠鏡對太空進行觀測。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，并通過對光的分析對事物進行命名和分類。天體物理學(xué)則是通過數(shù)學(xué)和物理的手段對天文觀測到的現(xiàn)象進行深層次的解釋，讓我們了解這些現(xiàn)象的發(fā)生機制。宇宙學(xué)的使命則更為宏觀，它將宇宙作為整體來看待，探討宇宙的起源和演化，探討時間、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(shù)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）

太陽還在燃燒，并未死亡，組成地球生命體的碳、氮和氧是哪里來的呢？其實這是上一代恒星死亡后的殘留物。太陽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的結(jié)晶，也與時間同初始。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）

隕石分類是一項基礎(chǔ)工作，是隕石學(xué)家和宇宙化學(xué)家交流與工作的基礎(chǔ)。簡單來說，隕石分類就是通過某種指標將某些隕石劃為同一類。這樣不僅有助于研究隕石之間的關(guān)系，也有助于發(fā)現(xiàn)新隕石。需要注意，隕石分類工作并不直接與隕石成因關(guān)聯(lián)，而恰恰是在隕石分類的基礎(chǔ)上，人們才開始探討不同類隕石之間的相似性與差異性，進而研究導(dǎo)致這種差異的過程。(12.1.3隕石的分類P183)

影響冰巨星大氣結(jié)構(gòu)、動力學(xué)及能量平衡的機制十分復(fù)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(xiàn)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(guī)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還沒有發(fā)射一個圍繞這兩個天體運轉(zhuǎn)的探測器或觀測衛(wèi)星。（14.1.2大氣垂直結(jié)構(gòu)P238）