行星地質(zhì)學(xué)：地質(zhì)學(xué)的“地外”模式

李雄耀 林 巍 肖智勇 唐 紅 趙宇鴳 曾小家

1 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所 貴陽 550081

2 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 北京 100029

3 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢） 武漢 430074

1 行星地質(zhì)學(xué)簡介

行星地質(zhì)學(xué)是研究太陽系中行星、衛(wèi)星、小行星、彗星和行星環(huán)等固態(tài)天體形成和演化過程的一門交叉學(xué)科，是在地質(zhì)學(xué)和天文學(xué)發(fā)展過程中逐漸發(fā)展形成的[1,2]。

在地質(zhì)學(xué)的研究中，通過逐步認(rèn)識地球的組成和結(jié)構(gòu)，地球及其生物演變的規(guī)律，特別是地殼和巖石圈運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)人類對地球的合理開發(fā)利用。但當(dāng)我們研究地球的時(shí)候，不能忘記我們只是在和太陽系的一個(gè)代表行星打交道，我們所獲得的認(rèn)識放在整個(gè)太陽系可能只是一些局部的和片面的現(xiàn)象[3]。一個(gè)不爭的事實(shí)是：我們只是從古生代開始才對地球有較為清楚的認(rèn)識，對大約 40 億年以前的地球歷史幾乎是一無所知，而地球和太陽系所有其他行星一樣，是大約 46 億年以前形成的。在地球的表面我們極少見到比 38 億年更古老的巖石，因?yàn)樗鼈冊诤笃跇?gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、風(fēng)化作用、流水侵蝕等地質(zhì)作用下被嚴(yán)重改造，導(dǎo)致傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)對研究地球早期演化過程顯得束手無策。因此，必須將地球自身演化的問題置于整個(gè)太陽系的全局當(dāng)中，從地球以外的其他天體上獲得線索[4,5]。從 16 世紀(jì)中葉哥白尼提出“日心學(xué)說”開始，天文學(xué)經(jīng)歷了幾百年的發(fā)展歷程，從主要純描述天體位置、運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典天體測量學(xué)，向著尋求造成這種運(yùn)動(dòng)力學(xué)機(jī)制的天體力學(xué)，再到研究天體的物理結(jié)構(gòu)和物理過程的天體物理學(xué)方向不斷發(fā)展。目前，我們不再把太陽系天體看成僅僅是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的“點(diǎn)”，而是開始清晰地展現(xiàn)天體表面錯(cuò)綜復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象。大量詳細(xì)地質(zhì)現(xiàn)象和信息的獲取為我們研究太陽系天體的演化過程提供了契機(jī)[6]。隨著天體觀測和空間探測的不斷發(fā)展，地質(zhì)學(xué)和天文學(xué)的契合程度越來越高。一方面，天文觀測和太陽系探測需要利用地質(zhì)學(xué)方法和積累的地學(xué)資料揭示觀測現(xiàn)象、指導(dǎo)工程探測；另一方面，研究太陽系類地行星和其他天體的地質(zhì)演化，將之與地球地質(zhì)歷史的研究相結(jié)合，可以闡明最難辨認(rèn)的或我們還不知道的地質(zhì)歷史事件[7]?，F(xiàn)在我們知道，所有類地天體都具有類似的形成及分異過程，研究月球、火星、金星時(shí)，我們實(shí)際也在類比研究地球的早期地質(zhì)歷史，而這些信息是不能僅從地球本身獲得的。

隨著空間探測的深入，太陽系天體的形成和演化過程已經(jīng)成了地質(zhì)學(xué)和天文學(xué)共同關(guān)注的問題，行星地質(zhì)學(xué)的研究范疇也逐漸清晰[8]。20 世紀(jì) 60—70 年代，美國和蘇聯(lián)的太空競賽促進(jìn)了月球探測的極大發(fā)展，高精度的地形數(shù)據(jù)、光譜數(shù)據(jù)以及載人探測、樣品的返回深化了人類對月球環(huán)境、地貌特征、地質(zhì)演化等方面的認(rèn)識[9]。后續(xù)探測進(jìn)一步將這些研究方法拓展到了火星、金星、小行星等太陽系其他天體上[10]。月球探測的深入已促使探測目標(biāo)從認(rèn)識月球轉(zhuǎn)向利用月球。月球資源的開發(fā)利用在新一輪的月球探測熱潮中成了一個(gè)重要目標(biāo)[11]。伴隨一系列工程任務(wù)的實(shí)施，地質(zhì)學(xué)和天文學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展逐步形成了行星地質(zhì)學(xué)的基本框架。

2 行星地質(zhì)學(xué)學(xué)科體系

行星地質(zhì)學(xué)研究有助于認(rèn)識太陽系及其天體的形成和演化、深入理解地球的演變過程、揭示地球生命起源及演化等重大科學(xué)問題[12,13]。當(dāng)前，行星資源已成為世界各國共同關(guān)注的問題，是服務(wù)人類可持續(xù)發(fā)展和支撐未來深空探測活動(dòng)的重要戰(zhàn)略資源[14]。概括而言，無論是重大科學(xué)問題的突破，還是深空探測面臨的實(shí)際挑戰(zhàn)的解決，都需要建立和發(fā)展行星地質(zhì)學(xué)這一新興學(xué)科。根據(jù)不同的研究對象和目的，大致可將行星地質(zhì)學(xué)的研究方向劃分為：行星固體圈科學(xué)、行星環(huán)境科學(xué)、行星資源學(xué)和天體生物學(xué)（圖 1）。

2.1 行星固體圈科學(xué)

行星固體圈科學(xué)主要研究太陽系天體固體圈的物質(zhì)組成、地質(zhì)構(gòu)造和形成演化等，研究對象包括所有類地行星、月球和其他具有固體表面的衛(wèi)星、小行星、彗星和矮行星等天體。行星地質(zhì)學(xué)的研究通常需要結(jié)合行星物理、行星化學(xué)等相關(guān)學(xué)科的數(shù)據(jù)資料，解決行星固體圈的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、巖漿及火山活動(dòng)、表面地質(zhì)過程、熱演化以及行星殼幔核分異過程和物質(zhì)特性等科學(xué)問題。行星固體圈科學(xué)是地球巖石圈科學(xué)的延伸，并拓展到行星內(nèi)部物質(zhì)及演化過程的研究。二者的理論體系和研究方法具有相似之處，但也有一定的差別，主要體現(xiàn)在：天體內(nèi)部熱總量和熱源分布與消耗的方式、天體的物質(zhì)組分、數(shù)據(jù)獲取的方式、研究目標(biāo)的空間尺度等。

2.2 行星環(huán)境科學(xué)

圖1 行星地質(zhì)學(xué)研究方向示意圖

行星環(huán)境科學(xué)主要研究天體表面環(huán)境特征及變化規(guī)律、空間—天體表面相互作用過程及天體表面環(huán)境演化歷史等，涉及空間物理學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、大氣科學(xué)和地質(zhì)學(xué)等學(xué)科門類。行星環(huán)境科學(xué)是地球環(huán)境科學(xué)在空間上的擴(kuò)展，但也區(qū)別于有生命活動(dòng)參與的地球環(huán)境科學(xué)。研究對象包括太陽系內(nèi)行星及其衛(wèi)星、小行星和彗星。在科學(xué)層面，行星環(huán)境科學(xué)所關(guān)注的內(nèi)容涉及行星近表層空間的輻射及其與固體表面作用過程、溫度、熱流、微隕石轟擊、氧逸度、表土物質(zhì)等要素的特征、相互作用過程及演變規(guī)律等。在應(yīng)用層面，行星環(huán)境科學(xué)研究可為行星無人與載人探測活動(dòng)、行星基地建設(shè)、行星資源開發(fā)利用、行星宜居性、行星際移民等人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供科學(xué)保障。

2.3 行星資源學(xué)

行星資源學(xué)主要研究地外天體自然資源分布、勘查及開發(fā)利用等。針對月球、類地行星、小行星、彗星等地外天體上可供人類利用的資源，開展地外資源勘查和評價(jià)，查明資源類型、特征、儲量、分布規(guī)律與成因，研發(fā)地外資源提取和利用技術(shù)，并進(jìn)行資源開發(fā)的工程地質(zhì)評估與資源利用經(jīng)濟(jì)有效性評估等是行星資源學(xué)重點(diǎn)關(guān)注的研究主題。按照行星資源的屬性，可劃分為行星礦產(chǎn)資源、行星能源資源、行星氣候資源、行星水資源、行星土地資源等。研究內(nèi)容通常包括：①行星資源地質(zhì)特征研究。通過遙感探測、就位探測和樣品返回分析等方法對地外資源進(jìn)行勘查，獲得其類型、賦存狀態(tài)、儲量、成因和分布規(guī)律等地質(zhì)特征信息。②行星資源評價(jià)。對行星資源的質(zhì)量、品位、開發(fā)技術(shù)條件、工程實(shí)施難度、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等進(jìn)行綜合評判。③行星資源開發(fā)利用技術(shù)。基于地球資源的開發(fā)利用技術(shù)，結(jié)合地外天體特殊環(huán)境及資源分布特征，研發(fā)可用于行星資源勘查、提取、處理、運(yùn)輸、加工、生產(chǎn)、循環(huán)利用等的先進(jìn)技術(shù)。

2.4 天體生物學(xué)

天體生物學(xué)主要研究地球和太陽系各層次天體中生命起源和演化，并探索生命在宇宙中潛在分布和其未來發(fā)展趨勢等，涉及天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生命科學(xué)等多個(gè)學(xué)科門類。研究主題涵蓋地球生命的起源和早期演化、尋找并研究地外宜居星球（環(huán)境）和潛在生命形式、生命與環(huán)境協(xié)同演化、人為構(gòu)建宜居環(huán)境等。為解決生命如何起源和演化、地外天體中是否存在生命、地球和地外生命的未來如何發(fā)展等重大科學(xué)問題，天體生物學(xué)逐步形成了地球生命非生物起源、太空中有機(jī)物起源、水-巖-碳相互作用、行星宜居性、生物標(biāo)志物、生命在極端環(huán)境下潛在適應(yīng)力等多個(gè)研究方向，對探索生命的起源及演化具有重要指示意義。

3 行星地質(zhì)學(xué)發(fā)展歷史

行星地質(zhì)學(xué)最早起源于天文學(xué)，并隨地質(zhì)學(xué)研究方法的滲透而融合發(fā)展。其發(fā)展歷史可以劃分為 3 個(gè)時(shí)期。

3.1 萌芽時(shí)期（17 世紀(jì)—1960 年）

行星地質(zhì)學(xué)的萌芽始于 17 世紀(jì)望遠(yuǎn)鏡發(fā)明之后，人類開始用望遠(yuǎn)鏡觀測月球和火星表面特征。這一時(shí)期研究以直觀描述月球和火星表面的形貌特征以及猜測性成因解釋為主[15]。1609 年，伽利略及其同事利用望遠(yuǎn)鏡觀察發(fā)現(xiàn)月球表面并不光滑，布滿了山脈和火山口，并首次繪制發(fā)布了月球地圖。隨后多名科學(xué)家也利用望遠(yuǎn)鏡觀察繪制了不同版本的月球地圖和火星地圖。在月球地圖上，月球表面暗色的地區(qū)被稱為“?！?，明亮的地區(qū)被稱為“陸”；科學(xué)家對許多環(huán)形山進(jìn)行了命名，提出了環(huán)形山是由小天體撞擊形成的觀點(diǎn)。在火星地圖上，科學(xué)家描繪出火星表面大量狹窄的暗色“河道”、隨季節(jié)變化的極區(qū)冰蓋和塵暴等地貌特征，并開始對火星“河道”的成因進(jìn)行研究。對月球和火星地貌特征及其成因的零星研究形成了行星地貌研究的萌芽，為行星地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件[15]。

3.2 奠基時(shí)期（1960—1994 年）

自 1960 年開始，頻繁的太陽系探測和快速發(fā)展的月球科學(xué)為行星地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)[4]。在此期間，行星地質(zhì)學(xué)經(jīng)歷了從定性到定量、由淺至深、由零散至綜合的發(fā)展歷程，研究逐步趨于系統(tǒng)化，涉及行星固體圈科學(xué)、行星環(huán)境科學(xué)、行星資源學(xué)和天體生物學(xué)等相關(guān)內(nèi)容[1]。對“阿波羅登月計(jì)劃”時(shí)期太陽系探測任務(wù)獲取了大量數(shù)據(jù)和樣品以及隕石的研究，為深入開展行星地質(zhì)學(xué)的研究提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)[9]。特別是月球探測數(shù)據(jù)獲取和月球樣品返回，促進(jìn)了月球巖石類型、礦物組成、地質(zhì)構(gòu)造特征、地形地貌、空間環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化歷史等一系列研究的突破[16]。同時(shí)人們認(rèn)識到月球表面含有豐富的鈦鐵礦、克里普巖、氦-3 和太陽能等資源，可為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)[11]。而工程探測的不斷實(shí)施，也進(jìn)一步促進(jìn)了月球和火星表面環(huán)境研究的深入[17]。另一方面，“海盜號”火星探測器在火星表面開展的生物實(shí)驗(yàn)是人類首次在地外行星開展生命探測，促進(jìn)了地外生命研究的發(fā)展[18]。上述研究發(fā)展和成果，豐富了行星地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容，逐漸形成了行星地質(zhì)學(xué)的基本框架。

3.3 形成和發(fā)展時(shí)期（1994 年至今）

1994 年以來，月球探測和深空探測進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)期，美國、歐洲、中國、日本、印度等多國都紛紛提出并實(shí)施了月球探測和深空探測計(jì)劃[15]，其探測方案更加全球化、綜合化和整體化，促進(jìn)了行星地質(zhì)學(xué)的快速發(fā)展。一方面，新時(shí)期的月球、火星和小行星等地外天體探測更加重視全球性和綜合性，將行星的巖石礦物、地質(zhì)作用和環(huán)境特征結(jié)合起來，綜合分析行星的不同圈層結(jié)構(gòu)特征及其相互作用關(guān)系，推斷行星的形成和演化歷史，逐漸完善了行星地質(zhì)學(xué)的分析方法和研究內(nèi)容。另一方面，新時(shí)期的月球和深空探測開始關(guān)注行星資源的開發(fā)利用、月球基地建設(shè)和宜居環(huán)境的探尋，把科學(xué)研究和工程技術(shù)結(jié)合起來，將多學(xué)科的研究方法和成果引入行星地質(zhì)學(xué)[15]。目前，美國、歐洲、中國等都積極推動(dòng)行星地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，在不少科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)均開設(shè)了行星地質(zhì)科學(xué)的研究方向。

4 行星地質(zhì)學(xué)研究方法

行星地質(zhì)學(xué)研究通常采用多種研究手段和方法。根據(jù)研究途徑，大致可劃分為 3 種：探測方法（數(shù)據(jù)獲?。⒌刭|(zhì)方法（類比/推理/假設(shè)）和行星制圖法（行星地質(zhì)圖/綜合性認(rèn)知）（圖 2）。

4.1 探測方法

探測方法是獲得行星地質(zhì)全球認(rèn)識的有效手段，是利用地基觀測設(shè)備或通過向行星發(fā)射相關(guān)探測器獲取行星物質(zhì)組成、構(gòu)造特征、淺層結(jié)構(gòu)等地質(zhì)信息的方法。根據(jù)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)形式，通常包括：地基觀測、環(huán)繞探測、著陸探測、巡視探測和載人探測[1]。

地基觀測和環(huán)繞探測主要利用電磁波進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測，包括熱紅外、遠(yuǎn)/近紅外、紅外、可見光、紫外、極紫外、X 射線、γ 射線等，獲取行星表面的影像、高程和形貌構(gòu)造以及元素組成、巖石分布、表面環(huán)境特征等數(shù)據(jù)資料。

著陸探測和巡視探測則是利用探測設(shè)備在行星表面實(shí)現(xiàn)著陸點(diǎn)或著陸區(qū)域探測的方法。相對于環(huán)繞探測，該方法能獲得高分辨率的精細(xì)地質(zhì)資料和類似地球上野外地質(zhì)工作所獲取的著陸點(diǎn)綜合信息。

著陸器/巡視器攜帶的科學(xué)載荷可以對著陸點(diǎn)的巖石礦物土壤及其所處的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的描述和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的測量，包括利用放大鏡或微區(qū)成像技術(shù)，對土壤顆?；驇r石中不同礦物顆粒間關(guān)系開展細(xì)致觀察。利用先進(jìn)的自動(dòng)采樣和樣品處理技術(shù)，可以使探測器實(shí)現(xiàn)就位實(shí)驗(yàn)。例如：“海盜號”獲取火星表面土壤，并開展了 3 種就位生物實(shí)驗(yàn)，對生命進(jìn)行探測；“鳳凰號”在火星北極，對獲取的土壤樣品進(jìn)行淋濾，并測量了淋濾液的化學(xué)組成；“好奇號”火星車的樣品處理模塊可以鉆取巖石樣品，并將粉末過篩后放入不同的分析組件進(jìn)行礦物組成、化學(xué)成分、同位素組成等復(fù)雜的分析操作。

然而，再精細(xì)的無人機(jī)器人和科學(xué)載荷也無法實(shí)現(xiàn)類似地球?qū)嶒?yàn)室內(nèi)，科研人員和綜合分析平臺可達(dá)到的深入程度。樣品返回在地球?qū)嶒?yàn)室深入分析，是行星地質(zhì)學(xué)實(shí)現(xiàn)突破的重要環(huán)節(jié)。例如，“阿波羅”帶回的月球樣品極大地促進(jìn)了月球科學(xué)及行星科學(xué)的發(fā)展，也使月球成為行星科學(xué)中研究程度最為深入的天體和行星研究的基石。

此外，也可以通過開展載人探測任務(wù)，讓宇航員在地外天體上完成儀器安裝、地質(zhì)勘查、樣品收集和封裝等探測任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)在地外天體表面長時(shí)間居留和對更遠(yuǎn)目標(biāo)的探測。

4.2 地質(zhì)方法

根據(jù)傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)的研究經(jīng)驗(yàn)和方法，行星地質(zhì)學(xué)研究通常涉及的地質(zhì)方法包括：樣品分析、類比研究、模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算等[1]。

圖2 行星地質(zhì)學(xué)研究方法示意圖

利用多種先進(jìn)的地球科學(xué)分析設(shè)備，對深空探測返回的地外樣品及隕石樣品，開展詳細(xì)分析研究，能為認(rèn)識行星地質(zhì)過程及演化提供寶貴信息。類比研究則是參照地球已知的地質(zhì)現(xiàn)象（如地球撞擊坑）和地質(zhì)方法（如層序方法）等，利用比較行星學(xué)的研究思維，開展類比研究，從而獲得地外天體地質(zhì)過程及演化過程的機(jī)理和新知。模擬實(shí)驗(yàn)是通過在地面實(shí)驗(yàn)室搭建模擬設(shè)施，實(shí)現(xiàn)相關(guān)地質(zhì)過程和環(huán)境條件的模擬，以探索關(guān)鍵過程、關(guān)鍵邊界條件和制約因素的一種方法。目前在揭示地外天體演化規(guī)律，探測數(shù)據(jù)解譯，以及生命起源演化等方面都有廣泛的應(yīng)用。另外，針對行星地質(zhì)的某些科學(xué)問題，如天體撞擊過程、行星早期環(huán)境演化、行星表面的地質(zhì)過程、重要礦物的形成和穩(wěn)定等，也可以構(gòu)建相關(guān)數(shù)學(xué)模型或熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型；并且可以通過模擬計(jì)算，深化對問題的研究和認(rèn)識。雖然類比本身并不能直接提供對某一現(xiàn)象的完整解釋，但可以促進(jìn)問題的進(jìn)一步調(diào)查和驗(yàn)證，使問題的研究得以深化或解決。

4.3 行星制圖法

行星制圖法通過地質(zhì)圖來總結(jié)和呈現(xiàn)地貌、地層、巖礦等的空間分布和時(shí)空關(guān)系。通過行星制圖法獲得的行星地質(zhì)圖（包括各類相關(guān)主題和要素的圖件），是行星地質(zhì)研究的基礎(chǔ)。行星制圖綜合了該階段所有可用的探測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果、樣品分析及認(rèn)識、各類演化模型等資料，是行星綜合性認(rèn)識的直觀體現(xiàn)[1]。這些針對某一天體或某一方面的綜合性認(rèn)知，可為未來行星探測規(guī)劃、科學(xué)載荷設(shè)計(jì)、工程任務(wù)實(shí)施等提供指導(dǎo)。

5 未來展望

進(jìn)入 21 世紀(jì)，為滿足人類探索外太空的好奇心及人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，行星探測活動(dòng)已逐步成了世界各航天大國的“競技場”。美國、歐空局、日本等航天強(qiáng)國或部門都先后推出了各自的太陽系探測規(guī)劃，引領(lǐng)著行星地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。當(dāng)前，歐美行星地質(zhì)學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入到定量化和精細(xì)化的階段，對一些特定區(qū)域開展了綜合性研究。例如，美國航空航天局（NASA）開展了“Mars 2020”火星探測器預(yù)選著陸區(qū)的地質(zhì)、水文、氣象等方面的綜合研究[19,20]，月球南極-艾肯盆地的遙感地質(zhì)學(xué)特征綜合研究[21]，以及水星南北極永久陰影區(qū)水冰的多探測方式深度研究[22]等。而對一些具體的地質(zhì)過程研究，如高速撞擊、火山活動(dòng)、冰川活動(dòng)、沙丘運(yùn)動(dòng)等，國際上已形成了各自的研究群體，并召開專門的定期/不定期的學(xué)術(shù)會(huì)議。另外，日本在行星地質(zhì)學(xué)的研究方面極具特色，并在多個(gè)小行星探測任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，在低速撞擊領(lǐng)域以及小天體的地質(zhì)學(xué)研究上取得了較為系統(tǒng)的成果[23]。

相比而言，我國在行星地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展較為緩慢。1978 年，歐陽自遠(yuǎn)利用美國總統(tǒng)卡特贈(zèng)送的1克月巖樣品開展了月球地質(zhì)的研究，編著了《月質(zhì)學(xué)研究進(jìn)展》，開創(chuàng)了我國行星地質(zhì)學(xué)研究的先河。但是，受制于我國當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平，未能開展相應(yīng)的空間探測任務(wù)，研究資料嚴(yán)重匱乏，以致這一學(xué)科長期裹足不前。隨著我國社會(huì)的巨大進(jìn)步和科技實(shí)力的增強(qiáng)，尤其是以 2007 年 10 月 24 日“嫦娥一號”月球探測器發(fā)射成功為標(biāo)志和起點(diǎn)，我國地球科學(xué)家可以利用第一手探測數(shù)據(jù)來進(jìn)行月球地質(zhì)研究[24]。隨著“嫦娥工程”與其他深空探測任務(wù)的成功實(shí)施和推進(jìn)，我國行星地質(zhì)學(xué)正在快速發(fā)展，已初步形成了一定規(guī)模的研究群體。但是，由于起步較晚，從“嫦娥工程”立項(xiàng)開始僅有不到 15 年的發(fā)展歷史，行星地質(zhì)學(xué)的研究在廣度和深度上與歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比均存在較大差距，整體科研水平還處于跟跑階段。

我國積極參與深空探測將獲得第一手行星地質(zhì)數(shù)據(jù)，國際深空探測計(jì)劃的持續(xù)實(shí)施和數(shù)據(jù)的廣泛共享為中國科學(xué)家參與行星地質(zhì)學(xué)的研究提供了廣闊空間，同時(shí)也為研究和認(rèn)識地球提供了新的和更全面的視野。有利的研究條件吸引了一批青年人投身行星地質(zhì)學(xué)的研究，從事天體表面環(huán)境過程、月球早期演化、火星地貌等方面的研究，這有望使我國在國際行星地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

但我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到行星地質(zhì)學(xué)發(fā)展中存在的問題：① 就當(dāng)前而言，科學(xué)研究和工程探測存在“兩張皮”的現(xiàn)象，科學(xué)研究成果不能有效指導(dǎo)工程任務(wù)實(shí)施，工程探測成果不能很好支持解決基礎(chǔ)科學(xué)問題，未能形成相輔相成的有機(jī)整體；② 科學(xué)問題的研究更多地在追隨國外同行，缺乏從“0”到“1”的原創(chuàng)性研究，難以取得引領(lǐng)性突破；③ 培養(yǎng)體系不完善，人才隊(duì)伍嚴(yán)重不足。在深空探測國家科技戰(zhàn)略實(shí)施過程中，不論是基礎(chǔ)科學(xué)研究人員還是工程技術(shù)研究人員，都普遍實(shí)行“5+2”“白+黑”的工作模式，一個(gè)人需要完成幾個(gè)人的工作。

我國行星地質(zhì)學(xué)的發(fā)展需要有效擺脫上述困境，營造一個(gè)良好的科研環(huán)境，努力實(shí)現(xiàn)以下 3 點(diǎn)。

（1）完善科研平臺，促進(jìn)科學(xué)與工程的有機(jī)結(jié)合。與傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)不同，行星地質(zhì)學(xué)更多地依賴遙感探測和樣品返回，海量的數(shù)據(jù)處理和高精尖的樣品分析是其研究過程的一個(gè)重要特征。研制數(shù)字行星研究平臺、配置高精尖分析設(shè)備、開發(fā)地外樣品的特殊分析方法，建立系統(tǒng)高效的科研平臺，可以更好地服務(wù)于行星地質(zhì)學(xué)的研究，獲取更多科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)我國行星地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。同時(shí)，科學(xué)新發(fā)現(xiàn)將更好地指引工程探測的發(fā)展方向，推動(dòng)具有重大科學(xué)意義的工程任務(wù)實(shí)施，為重大科學(xué)問題的解決提供更好更多的探測數(shù)據(jù)或者實(shí)際樣品，使科學(xué)研究與工程探測相互促進(jìn)，形成良性發(fā)展局面。

（2）發(fā)展前沿方向，搶占學(xué)科新領(lǐng)域的發(fā)展先機(jī)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，行星地質(zhì)學(xué)的目標(biāo)已經(jīng)開始從認(rèn)識行星逐步轉(zhuǎn)向利用行星。最近幾年，與開發(fā)利用太空資源密切相關(guān)的行星環(huán)境科學(xué)和行星資源學(xué)逐漸發(fā)展起來，成為行星地質(zhì)學(xué)的重要前沿方向。此外，海量數(shù)據(jù)的積累促使行星科學(xué)的研究更加強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)集成和綜合利用，研究方法開始進(jìn)入以大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的新模式。改變我國行星地質(zhì)學(xué)長期處于跟跑階段的現(xiàn)狀，需要抓住新興的學(xué)科方向，以行星環(huán)境科學(xué)和行星資源學(xué)作為切入點(diǎn)，與歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)一起起跑，并通過加強(qiáng)布局和投入，創(chuàng)新研究方法，實(shí)現(xiàn)未來的整個(gè)學(xué)科方向趕超和引領(lǐng)。

（3）擴(kuò)大人才隊(duì)伍，健全行星地質(zhì)學(xué)的培養(yǎng)體系。我國開展行星地質(zhì)學(xué)研究的單位僅限于中國科學(xué)院、部分高校以及中國地質(zhì)科學(xué)院等為數(shù)不多的幾家，專門的研究機(jī)構(gòu)和部門更是少之又少?？蒲腥藛T的數(shù)量也嚴(yán)重不足，多為“半路出家”，這一現(xiàn)狀與美國“阿波羅登月計(jì)劃”時(shí)期的狀況相似。由于工程任務(wù)的需要，吸引了部分從事傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)研究的科研人員轉(zhuǎn)向從事行星地質(zhì)學(xué)研究，但并未形成一個(gè)完整的行星地質(zhì)學(xué)人才培養(yǎng)體系。這一局面不但導(dǎo)致人才隊(duì)伍體量較小，也缺乏可持續(xù)性。因此，開設(shè)行星地質(zhì)學(xué)教育培養(yǎng)課程，健全人才梯隊(duì)培養(yǎng)體系，是擴(kuò)大人才隊(duì)伍、發(fā)展行星地質(zhì)學(xué)的關(guān)鍵之一。