Glencoe Water Planet H Teacher Edition 2002 ISBN pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:McGraw-Hill

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页数:0

译者:

出版时间:2001-6

价格:460.00元

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isbn号码:9780078256417

丛书系列:

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• Glencoe
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• 2002
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探索未知：行星地质学与水文循环的奥秘 图书名称： 《蓝色边疆：系外行星水文学与地质构造演化》 作者： 艾琳·凡德霍夫 (E. Van Der Hoff) 博士 出版社： 星宇科学出版社 (Astro-Luminar Press) 出版年份： 2025 年 --- 内容提要： 《蓝色边疆：系外行星水文学与地质构造演化》是一部深度剖析宜居系外行星上水循环机制、地质活动与大气演化之间复杂耦合关系的开创性学术专著。本书超越了对液态水存在的简单确认，深入探讨了水在行星形成、地幔对流、板块构造、以及生命起源的先决条件中扮演的关键角色。本书汇集了过去十年中，从詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和下一代地面巨型望远镜（ELT）获取的最新观测数据，结合先进的行星气候模型与地球物理学模拟，构建了一个关于“水世界”如何演化的全面理论框架。 本书旨在为行星科学家、天体生物学家、地球化学家以及高阶地质学学生提供一个严谨且富有启发性的参考资料，用以理解宇宙中行星宜居性的深层动力学。 --- 第一部分：系外行星水文系统的基石 第一章：行星形成与水源的初始分配 本章首先回顾了太阳系内行星形成的标准模型，并将其延伸至对M型、K型和G型恒星周围行星的比较研究。重点分析了“雪线”（Snow Line）的迁移如何影响富水小行星和彗星对年轻行星的物质撞击率。 1.1 原始星盘中的水： 氢、氧同位素比值（D/H）作为水起源的判别指标。对遥感光谱数据的解读方法，区分行星大气中的水蒸气、云层和地表水体的光谱特征。 1.2 吸积过程中的水锁存： 探讨了岩石行星在吸积阶段捕获水分子（水合矿物）的机制，并对比了高压低温环境与高压高温环境下的水相变行为。 1.3 早期温室效应与液态水的维持： 建立早期行星大气中高浓度温室气体（如CO2、CH4、NH3）对维持液态水温度的临界阈值模型，并计算了“最佳水文窗口”的参数范围。 第二章：行星水文循环的驱动力：能量与重力 水文学循环（蒸发、凝结、降水）在地球上的驱动力是太阳能。然而，对于围绕红矮星运行的潮汐锁定行星，驱动力机制需要重新审视。 2.1 潮汐锁定行星的热传输挑战： 分析了被锁定行星“永昼面”和“永夜面”之间巨大的温差如何驱动极端风暴和水汽在两极之间的迁移。探讨了厚重水蒸气层或冰盖层对热量扩散的阻碍作用。 2.2 内部热流与水循环的耦合： 深入研究了放射性衰变（特别是铝-26和钾-40）对行星内部热量输出的影响，以及这种热量如何通过火山活动释放到地表，维持深层地下水或次表层海洋的液态状态。 2.3 水在板块构造中的作用： 探讨了水分子如何渗透到地幔深处，降低俯冲带的岩石熔点，从而促进岩浆的生成和板块的运动。这是维持行星地质活性的关键因素。 --- 第二部分：地质构造与水圈的相互作用 第三章：水对地幔对流与板块构造的影响模型 地球的地质活力被认为是维持长期气候稳定的重要因素，而水是地幔润滑剂的关键。本章侧重于使用高压实验数据和数值模拟来预测水在不同压力和温度下对岩石圈刚度的影响。 3.1 水致熔融与幔柱活动： 详细分析了水含量对地幔岩石固相线的影响。模型预测了在低水含量（如火星）和高水含量（如超级地球）行星上，地幔对流模式的根本差异。 3.2 “湿”板块构造与“干”盖层： 引入“湿板块”概念，即俯冲的海洋地壳携带大量水进入地幔，驱动了更活跃的板块构造。对比了缺乏水润滑的“盖层行星”（Stagnant Lid Planets）如何失去磁场保护和碳循环能力。 3.3 水圈与地壳分异： 探讨了水在岩浆分异过程中如何富集在 leichter 的硅酸盐相中，并被带到地壳，形成差异化的地壳结构（如大陆地壳的形成）。 第四章：系外行星水体形态学：从海洋到冰冻圈 水在系外行星上并非总是呈现为蓝色的海洋，其形态受重力、温度和压力的综合影响。 4.1 高压冰与“海洋行星”的内部结构： 针对质量是地球2-10倍的超级地球，探讨了在巨大静水压力下形成的高密度冰（如冰VII、冰X）的特性。讨论了“水世界”中，液态水层可能被一层超临界冰层覆盖的理论模型。 4.2 大气层中的水： 分析了系外行星大气中，水蒸气饱和度与云顶高度的关系。特别关注了那些拥有“无限深”液态水层的行星，其水汽逸散（Hydrodynamic Escape）的速度与恒星辐射强度的关系。 4.3 季节性变化与冰盖的迁移： 基于地球模型，模拟了轨道偏心率或自转轴倾角变化对行星冰盖边界的长期影响，以及这对地表化学风化的反馈作用。 --- 第三部分：水、大气与宜居性反馈回路 第五章：水驱动的碳-硅酸盐循环（长期气候稳定性） 水的存在是碳循环的必要条件，碳循环是地球长期气候稳定的基石。 5.1 化学风化与CO2的去除： 阐述了液态水介导的硅酸盐岩石风化过程如何从大气中清除二氧化碳。建立了不同地质活动率下，行星达到“温室失控”或“雪球地球”状态的时间尺度模型。 5.2 火山-风化平衡的动态性： 模拟了在水文活动不稳定的早期行星阶段，火山释放的CO2与化学风化吸收CO2之间的动态博弈，以确定行星能够维持液态水的窗口期长度。 5.3 磁场、水逸散与大气衰减： 探讨了内部地质活动（受水润滑）产生的磁场如何保护上层大气免受恒星风剥离。分析了低地质活动行星（如火星）的水分在缺乏磁场保护下，如何分阶段被光解并逃逸到太空。 第六章：水文活动与生命前兆信号 本书的最后部分将水文学与天体生物学的最新发现相结合。 6.1 水体化学与生物标志物的潜力： 讨论了液态水体（特别是浅水区与深海热泉）的pH值、盐度、溶解氧（或等效化学还原剂）对复杂有机分子形成和维持的约束条件。 6.2 水与沉积物记录： 强调了水文作用形成沉积岩的重要性——沉积物是记录行星历史（包括潜在生命活动）的最佳载体。分析了如何通过系外行星大气中观测到的特定气体组合（如O2/CH4的不平衡）来推断地表存在大规模水体驱动的生物地球化学循环。 6.3 未来展望：对“第二地球”的精确界定： 总结了当前观测手段的局限性，并提出了下一代望远镜阵列应重点关注的水文地质学特征，以区分真正具有长期宜居潜力的“蓝色边疆”世界。 --- 本书特色： 数据整合： 首次将行星大气光谱学、高压地球物理学实验和全球气候模型的结果进行系统性交叉验证。 理论创新： 引入了“水含量梯度”理论，解释了不同大小行星水圈行为的根本差异。 精美图示： 包含超过200张详细的地球物理模型图、系外行星气候模拟截面图和光谱分析图表。 目标读者： 对行星科学、天体物理学、地球深层结构研究有浓厚兴趣的专业研究人员和研究生。

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