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《行星构造与地质演变：从内核到大气层》 著者： 亚历山大·科瓦尔斯基 出版社： 环宇科学出版社 页数： 852页（含插图与图表） 定价： 189.00 元 --- 图书简介： 《行星构造与地质演变：从内核到大气层》是一部为地球科学、行星科学、天体物理学乃至高级地质学专业人士和学生量身打造的权威性学术专著。本书突破了传统地球科学的界限，以跨学科的视角，系统而深入地探讨了类地行星乃至系外岩石行星的内部结构、动力学过程及其表面演化历史。全书以严谨的物理模型和最新的观测数据为基础，构建了一幅宏大而精细的行星演化图景。 本书的结构分为六大部分，共二十二个章节，旨在提供一个从宏观到微观、从内部到外部的完整知识体系。 第一部分：行星科学的基石与早期形成 (Foundations and Early Accretion) 本部分首先回顾了行星科学的历史脉络，界定了类地行星的定义与特征。重点在于探讨星子（Planetesimals）的吸积模型，分析了行星分异过程的驱动力——放射性元素衰变热、引力势能以及早期碰撞的动能。详细阐述了铁镍的核-幔分异过程中的物理化学机制，包括液态金属的粘滞度、溶解度参数以及对早期磁场产生的贡献。通过对陨石学的深入分析，重建了太阳系形成初期的温度梯度和物质分布，为后续的构造演化奠定物质基础。 第二部分：行星内部结构与动力学 (Internal Structure and Dynamics) 这是本书的核心部分之一。它以地震学和地球物理学原理为工具，深入剖析了行星内部的分层结构：内核、外核、地幔和地壳。对于固态和液态金属内核的晶体结构、相变及其热力学性质进行了详尽的建模。特别关注了地幔对流的研究，引入了非牛顿流体动力学模型来解释不同行星（如地球、火星、金星）地幔的粘滞性差异及其对板块构造启动与维持的影响。对关键的化学不混溶性（Chemical Incompatibility）在分异过程中的作用进行了量化分析，解释了地幔岩石圈的组成差异。 第三部分：磁场起源与地磁学 (The Genesis and Evolution of Planetary Magnetism) 本书对行星磁场的产生机制——地磁发电机理论进行了深入探讨。本章详细解析了液态导电流体（如熔融铁镍）在行星自转和对流驱动下的动力学方程（如布洛克方程和拉普拉斯方程）。书中不仅分析了地球磁场的构造，更引入了对火星和金星等无磁场或弱磁场行星的衰亡磁场（Fossil Magnetism）的解释模型，探讨了磁场对行星大气逃逸和宜居性（Habitability）的长期影响。引入了磁流体力学（MHD）模拟的最新进展，展示了不同转速和热流条件下磁场形态的演变路径。 第四部分：构造形变与岩浆作用 (Tectonic Deformation and Magmatism) 本部分是连接内部动力学与外部地貌的关键。它系统地比较了地球的板块构造与金星、火星上观察到的区域性地壳重塑事件（Episodic Overturn）。书中详细阐述了应力积累与释放的理论，特别是针对缺乏水润滑机制的干燥行星（如月球、水星）上的伸展、挤压和走滑断裂的建模。对于岩浆作用，本书引入了熔融源区的压力-温度路径分析，解释了地壳生成和再循环的化学机制，并利用同位素地球化学的证据，追踪了不同时期岩浆的物质来源与演化历史。对于“火山奇观”——如奥林帕斯山（Olympus Mons）的形成机制，提供了流变学角度的深入解释。 第五部分：大气演化与表面过程 (Atmospheric Evolution and Surface Processes) 行星的大气是其地质历史的直接记录者。本章聚焦于行星大气层的起源（原生、次生和外来物质输入）及其随时间推移的演化。详细讨论了大气逃逸机制（如光蒸发、溅射、热扩散），以及行星脱气作用（Outgassing）的速率。对地质作用如何影响大气化学成分进行了深入分析，例如碳循环（Carbon Cycling）在类地行星间差异的驱动因素。此外，还探讨了表面过程，包括风化作用、撞击坑的形貌演化与地质时间尺度的物质再分布。 第六部分：系外岩石行星的展望 (Prospects for Exoplanetary Geophysics) 作为一部面向未来的专著，最后一部分将研究视角扩展至系外行星。本书探讨了如何利用遥感数据（如光变曲线、凌日光谱）反推系外岩石行星的内部温度结构、火山活动迹象和大气化学特征。讨论了“超级地球”的特殊构造挑战，例如其对板块构造启动的影响，以及如何区分不同密度的行星组成。本章强调了未来空间任务对理解行星多样性的关键作用。 本书的特色： 跨学科整合： 深度融合了矿物物理学、流体力学、热力学和天体化学的最新成果。 定量模型： 包含大量基于第一性原理的数学模型和数值模拟结果，便于读者进行深入验证。 广泛对比： 以地球为基准，系统对比了月球、水星、金星和火星的地质差异，提供了全面的类地行星比较地质学框架。 丰富图示： 全书收录了数百幅高分辨率的剖面图、相图和模拟结果图，直观展现了复杂的地球物理过程。 《行星构造与地质演变》是行星科学领域研究生、博士后研究人员、科研机构和高等院校教师的必备参考书，对于任何渴望理解岩石行星如何诞生、演化并最终形成我们所观察到的复杂世界的读者，都将是一次深刻而全面的智力旅程。
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