地质学的“地外”模式：行星地质学是什么？（行星地质学家手游）

2023 年 10 月 25 日

中国科学院院刊

行星地质学是研究太阳系中行星、卫星、小行星、彗星和行星环等固态天体形成和演化过程的一门交叉学科，是在地质学和天文学发展过程中逐渐发展形成的。

在地质学的研究中，通过逐步认识地球的组成和结构，地球及其生物演变的规律，特别是地壳和岩石圈运动规律，实现人类对地球的合理开发利用。但当我们研究地球的时候，不能忘记我们只是在和太阳系的一个代表行星打交道，我们所获得的认识放在整个太阳系可能只是一些局部的和片面的现象。

一个不争的事实是：我们从古生代开始才对地球有较为清楚的认识，对大约40亿年以前的地球历史几乎是一无所知，而地球和太阳系所有其他行星一样，是大约46亿年以前形成的。在地球的表面我们极少见到比38亿年更古老的岩石，因为它们在后期构造运动、岩浆活动、风化作用、流水侵蚀等地质作用下被严重改造，导致传统地质学对研究地球早期演化过程显得束手无策。因此，必须将地球自身演化的问题置于整个太阳系的全局当中，从地球以外的其他天体上获得线索。

从16世纪中叶哥白尼提出“日心学说”开始，天文学经历了几百年的发展历程，从主要描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学，再到研究天体的物理结构和物理过程的天体物理学方向不断发展。目前，我们不再把太阳系天体看成仅仅是一个运动的“点”，而是开始清晰地展现天体表面错综复杂的地质现象。大量详细地质现象和信息的获取为我们研究太阳系天体的演化过程提供了契机。

随着天体观测和空间探测的不断发展，地质学和天文学的契合程度越来越高。一方面，天文观测和太阳系探测需要利用地质学方法和积累的地学资料揭示观测现象、指导工程探测；另一方面，研究太阳系类地行星和其他天体的地质演化，将之与地球地质历史的研究相结合，可以阐明最难辨认的或我们还不知道的地质历史事件。现在我们知道，所有类地天体都具有类似的形成及分异过程，研究月球、火星、金星时，我们实际也在类比研究地球的早期地质历史，而这些信息是不能仅从地球本身获得的。

随着空间探测的深入，太阳系天体的形成和演化过程已经成了地质学和天文学共同关注的问题，行星地质学的研究范畴也逐渐清晰。20世纪60至70年代，美国和苏联的太空竞赛促进了月球探测的极大发展，高精度的地形数据、光谱数据以及载人探测、样品的返回深化了人类对月球环境、地貌特征、地质演化等方面的认识。后续探测进一步将这些研究方法拓展到了火星、金星、小行星等太阳系其他天体上。月球探测的深入已促使探测目标从认识月球转向利用月球。月球资源的开发利用在新一轮的月球探测热潮中成了一个重要目标。伴随一系列工程任务的实施，地质学和天文学等基础科学的进一步发展逐步形成了行星地质学的基本框架。