本教材的编写理念是以比较行星学为核心思想，以地球科学尤其是早期地球研究为切入点，在太阳系各个天体物理、化学和地质特征的基础上，探讨太阳系及其天体和系外行星的形成和演化机制。本教材适用于行星科学、地质学、地球物理学、地球化学、空间科学与技术、天文学的高校本科生和研究生，也可供从事上述领域的相关科研人员和科学爱好者阅读参考。

李春辉，毕业于德国柏林自由大学，获自然科学博士学位。主要从事早期地球和类地行星的起源和演化领域的研究工作。曾在Nature Geoscience、Geochimica et Cosmochimica Acta和Geology等期刊发表文章。2020年入职成都理工大学，作为主要执笔人起草了我国第一个行星科学本科人才培养方案。

ⅲ / 序

ⅴ / 前言

第一部分：我们所处的宇宙

003 / 第一章 从大爆炸到元素

013 / 第二章 观测宇宙

021 / 第三章 行星诞生的场所

第二部分：我们的太阳系

031 / 第四章 太阳系巡游

041 / 第五章 太阳

063 / 第六章 天体的运行

083 / 第七章 地球

107 / 第八章 月球

129 / 第九章 火星

149 / 第十章 金星

163 / 第十一章 水星

179 / 第十二章 小行星带与彗星

201 / 第十三章 木星和土星

231 / 第十四章 天王星和海王星

247 / 第十五章 冥王星与柯伊伯带

263 / 第十六章 行星探测中的设备

第三部分: 形成一颗行星

281 / 第十七章 系外行星

309 / 第十八章 行星的形成

333/ 主要参考文献

中国科学院院士 南京大学教授 杨经绥

遥远而深邃的星空，始终驱动着具有好奇心的人类对其进行无尽的探索。行星科学是伴随深空探测的一门新兴学科。20 世纪70 年代初，我国成功发射了第一颗人造地球卫星，标志着我国登上了太空探索的舞台。2004 年，我国正式开展月球探测工程，并命名为嫦娥工程。随着嫦娥工程的开展，我国的深空探测的远景规划逐渐清晰。

深空探测需要大批有志向、有能力的科研人才和技术工程人才。如何为行星科学源源不断地注入新生力量？ 2020 年，成都理工大学组建了行星科学英才班，提出了国内首个行星科学本科人才培养方案；中国科学院地质与地球物理研究所设置行星科学研究生专业，为行星科学高层次人才的培养开辟道路。2021 年12 月，教育部将行星科学列入全国普通高等学校本科专业目录。至此，我国行星科学的人才培养体系得以建立。

作为新兴学科的行星科学，急需一门导入性质的课程，引导学生由浅入深地了解行星科学的来龙去脉和前沿研究方向。《行星科学导论》起到了普及相关知识和激发学生兴趣的积极作用。目前开设行星科学本科专业的高校多将其作为导论课程。编者从他们几年的实践探索中总结出本教材，侧重从物理、化学、地质等多角度探讨行星的形成和演化，内容全面，文字简明流畅，紧跟行星科学的前沿动态，不失为一本急需的、探索行星科学领域里的实用教材。是为序。

◎ 中国科学院院士 南京大学教授 杨经绥

作为新兴学科的行星科学，急需一门导入性质的课程，引导学生由浅入深地了解行星科学的来龙去脉和前沿研究方向。《行星科学导论》起到了普及相关知识和激发学生兴趣的积极作用。

◎ 中国科学院地球化学研究所学术委员会主任 成都理工大学行星科学国际研究中心主任 刘耘

《行星科学导论》由我国首个行星科学本科专业的任课教师倾心打造，其整体框架结构设计周密，更经过课堂教学实践的不断验证与强化。本教材的内容组织及章节编排经过悉心规划，体现了作者对教学实效性的深入考量与精准把握。

◎ 北京大学地球与空间科学学院副院长 沈冰

行星科学的内涵和边界如何定义？未来发展方向是什么？《行星科学导论》一书给出了很好的答案，本书的出版对于行星科学学科在我国落地有着重要的意义。

★ 脚踏实地，仰望星空：“世界上唯有两样东西能让我们的内心受到深深的震撼,一是我们头顶浩瀚灿烂的星空,一是我们心中崇高的道德法则。”遥远而深邃的星空始终驱动着好奇的我们去探索。通往宇宙的这条路，需要我们依托专业化教材的一步步铺垫，不断为深空探测事业输送一代代学子，才有机会去触碰那神秘又浩瀚的星空。

★ 层次丰富，叙述简洁，契合专业课程学习：侧重从物理、化学、地质等多角度探讨行星的形成和演化，内容全面。文字简明流畅，紧跟行星科学的前沿动态，交给读者一把开启行星科学大门的钥匙！

★ 穿插模块化知识点，触类旁通：在正文中穿插了各种类型的“知识拓展”模块，如科考背景、太空探测过程、科学家趣事、天体命名规则等引申知识，助你主线支线学习任务两手抓！

★ 版式精致，编排精细，图文精美：专门绘制与知识点密切相关的精美插图，既要科学，又要美观！图文并茂的双栏版式设计，使你的阅读体验不枯燥！

任何一门自然科学都是面向宇宙的发问。（绪论P1）

通常来说，天文学是通过天文望远镜对太空进行观测。这些在地球表面或者太空中的天文望远镜收集它所能收集的各种光，并通过对光的分析对事物进行命名和分类。天体物理学则是通过数学和物理的手段对天文观测到的现象进行深层次的解释，让我们了解这些现象的发生机制。宇宙学的使命则更为宏观，它将宇宙作为整体来看待，探讨宇宙的起源和演化，探讨时间、空间和物质的关系等。（绪论P1）

我们喝的水、爬的山、呼吸的空气甚至我们自身都是由各种元素（element）组成的。这些不同的元素是具有不同质子数的原子（atom）。原子由带正电的原子核（nucleus）和带负电的核外电子（electron）组成，原子的质量主要由原子核决定，原子的体积则主要由电子决定。（1.1元素P7）

太阳还在燃烧，并未死亡，组成地球生命体的碳、氮和氧是哪里来的呢？其实这是上一代恒星死亡后的残留物。太阳并不是宇宙中的第一代恒星，在它之前宇宙中已经有很多恒星形成又死去。再进一步想，人体由大量的水组成，而水的主要成分是氢和氧，氢还是宇宙大爆炸直接的产物。因此，我们的血肉不仅是父母之爱的结晶，也与时间同初始。这可真是致广大而尽精微呀！（1.3恒星的燃烧与元素的起源P10）

陨石分类是一项基础工作，是陨石学家和宇宙化学家交流与工作的基础。简单来说，陨石分类就是通过某种指标将某些陨石划为同一类。这样不仅有助于研究陨石之间的关系，也有助于发现新陨石。需要注意，陨石分类工作并不直接与陨石成因关联，而恰恰是在陨石分类的基础上，人们才开始探讨不同类陨石之间的相似性与差异性，进而研究导致这种差异的过程。(12.1.3陨石的分类P183)

影响冰巨星大气结构、动力学及能量平衡的机制十分复杂，目前为止知之甚少。例如，已知水是控制木星和土星大气层中多种现象最重要的成分，但是目前并不知道水在天王星和海王星大气中的分布规律。对天王星和海王星了解如此之少的最主要原因是迄今为止人类还没有发射一个围绕这两个天体运转的探测器或观测卫星。（14.1.2大气垂直结构P238）