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今天，人类的视野已经从所居住的行星地球扩展到更为广阔的太阳系，我们与太阳以及太阳系中其他行星的关系从未如此密切。科学家们通过研究地球上的地质活动去揭示遥远行星上的秘密。而通过各种手段对其他行星的探测又加深了我们对地球未来命运的认识。本书由两位作者共同编写而成:其中一位作者是行星科学家，曾是美国国家航空航天局的宇航员;另一位作者是行星地质学家。他们这次组成了一个叫“探索地球”的科学小组，从参与太阳系探测的切身体验出发，以第一人称的视角，用通俗易懂的语言为我们讲述了一个个宇宙奇景，如行星及其卫星上的造山运动、陨石撞击、火山活动、冰川活动以及其他地质过程。

让我们开启一段奇妙的太阳系探索之旅吧。

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汤姆·琼斯是一位行星科学家，同时身兼作家、演说家，曾是美国国家航空航天局的宇航员。他参加过4次空间飞行任务，领导了3次太空行走任务，协助同事完成了国际空间站主要实验舱——美国“命运号”实验舱的安装调试工作。他是《太空行走：宇航员回忆录》(Harper Collins、2006)和《地狱鹰》(与罗伯特·F.多尔合著，ZenithPress，2008)两本书的作者。汤姆·琼斯经常为《美国航空航天》和《史密森尼航空航天》等杂志撰稿，同时也是福克斯新闻太空飞行频道的常任播音员。作为美国空间探索协会的常任理事，他常驻得克萨斯州的休斯敦，从事写作、咨询以及演讲活动。

艾伦·斯托芬是一位行星地质学家，主要研究金星、火星、土卫六和地球上的火山活动和板块构造特征。在喷气推进实验室任职期间，她兼任美国国家航空航天局“新米伦-尼姆计划”的首席科学家，参与“麦哲伦号”金星探测器项目。她目前是普罗塞米研究所的高级研究员和伦敦大学学院地球科学学科的名誉教授。她与丈夫及3个孩子生活在弗吉尼亚州的一个农场里。

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太阳系中的每颗行星都有各自独特的大气环境。金星稠密的大气主要由二氧化碳组成，温度极高，大气压强更是地球的90多倍，这相当于地球海洋800米深处的压强。强烈的太阳光和超级温室效应相结合，使金星表面的温度达到了482摄氏度，超过了铅的熔点。金星上更为恶劣的气候是大气上层的暴风，它在短短4天之内就可以环绕金星一周。火星与太阳的距离约为日地距离的1。5倍，重力仅为地球的1/3，所以只能维系一个稀薄的大气层。火星表面的平均大气压不到地球的1%，主要成分是二氧化碳（95%）和氮气，还有少量的氧气与水蒸气。这层稀薄的大气根本不足以阻挡流星和宇宙射线的人侵，但也使得太阳的热量能直接穿透大气直达火星表面，掀起风暴和横扫整个星球的沙尘暴。

虽然不像木星和土星的大气层那么深不可测，但是土卫六也有着稠密的大气层，覆盖着底下谜一般的表面。土卫六大气的主要成分是氮，还含有几个百分点的甲烷和其余10多种微量的有机化合物，比如乙烷。同地球一样，土卫六上的氮主要以氮气形式存在，大气质量足以产生相当于地球表面压强1。5倍的大气压。甲烷在微弱的阳光照射下发生反应，产生浓密的“烟云”，笼罩了整颗卫星表面，并且向土卫六冰冷的地表（零下179摄氏度）洒下有机化合物的绵绵细雨。但出乎意料的是，即使土卫六上的风轻柔和缓，但依然能够改变土卫六那奇异的、由冰和碳氢化合物组成的表面。

地球的两极位于假想的自转轴与地球表面的交点。地球的自转轴并不是一直不变的，它每年都会在数米范围内摆动。更让人困惑的是地球的两极与磁极并不重合。地球的磁极与磁场一直在缓慢变动，它们每年的变动幅度最大可达14。4千米。根据磁极的定义，磁极位于地球磁场矢量方向垂直于地表的区域，所以磁极的位置随着磁场的变化而变化。磁场的方向或称极性也会改变。在地球历史上，磁场的北极与南极曾多次交换，而原因尚未探明。距今最近的一次转变发生在78万年前。在过去的150年间，地球磁场的强度一直在减

小，而最近减小的速度有所增加。人们认为地球的磁场强度在磁极倒转前会一直减弱，直至为零，然后再缓慢恢复，这时磁场方向完全相反一罗盘上过去指向北方的指针会指向南方。

地球磁场可保护我们免受来自太阳的高能带电粒子的伤害。磁极的逆转将给通信与导航带来破坏性的影响，但没有证据表明磁极逆转与生物灭绝之间存在联系。磁性与行星内部的结构以及构成有关，当行星核心全部或部分呈流体时，磁性就会产生。

行星自转带动内部流体运动，从而产生磁场。目前在火星与金星上我们均未探测到磁场，或许这可以表明它们的内核可能是固态的。但是我们在火星表面的岩石中检测到了磁化特征，由此推测火星过去曾经有磁场。在水星上，我们探测到了弱磁场，它巨大的内核可能部分是流体。而太阳系中的那些气态巨行星（木星、土星、天王星和海王星）的磁场强度均比地球大得多。其中木星的磁场最独特，科学家们曾观测到木星与其卫星木卫一之间有电流通过。

来自地球内部的热量是这些地质活动的原因。这些热量来自放射性元素钾、铀及钍的衰变。这些衰变也造成了地幔密度不均匀，因为温度较高的岩石会变得较轻。受热的岩石如同塑料一般柔软，开始缓慢地移动。密度差异驱动着地球内部物质发生对流，靠近地核温度较高、密度较低的物质不断地向表面运动，冷却后开始下沉。这种对流活动出现在整个地球范围内，被认为是板块构造的成因。

地球上的板块构成了刚性岩石圈，岩石圈呈壳状，位于软流圈的上方，而软流圈呈半熔化状态，可以缓慢流动。

书籍介绍

今天，人类的视野已经从所居住的行星地球扩展到更为广阔的太阳系，我们与太阳以及太阳系中其他行星的关系从未如此密切。科学家们通过研究地球上的地质活动去揭示遥远行星上的秘密。而通过各种手段对其他行星的探测又加深了我们对地球未来命运的认识。本书由两位作者共同编写而成:其中一位作者是行星科学家，曾是美国国家航空航天局的宇航员;另一位作者是行星地质学家。他们这次组成了一个叫“探索地球”的科学小组，从参与太阳系探测的切身体验出发，以第一人称的视角，用通俗易懂的语言为我们讲述了一个个宇宙奇景，如行星及其卫星上的造山运动、陨石撞击、火山活动、冰川活动以及其他地质过程。

让我们开启一段奇妙的太阳系探索之旅吧。