2026年宇宙尘埃相关天文常识竞赛试题附答案

2026年宇宙尘埃相关天文常识竞赛试题附答案一、单项选择题（每题4分，共60分）1.在银河系的星际介质组成中，宇宙尘埃的质量占比大约为A0.1%B1%C10%D25%2.天文学定义的宇宙尘埃粒径通常处于以下哪个范围A小于1纳米B1纳米到100微米C100微米到1毫米D大于1毫米3.以下哪种天文现象最不可能由宇宙尘埃直接引发A黄道光B对日照C逆温层D彗尾4.宇宙尘埃消光效应的核心作用机制是A尘埃吸收并散射光子，降低背景天体的视亮度B尘埃释放低能光子，掩盖背景天体的辐射C尘埃的引力偏折光线，导致背景天体变暗D尘埃的磁场干扰光子传播，降低光子能量5.太阳系以约230km/s的速度绕银心运动，不断有星际尘埃穿过太阳系边界进入内太阳系，这些尘埃进入内太阳系后，最主要的分布区域是A日冕之内B黄道面附近C奥尔特云外缘D木星小行星带间隙6.宇宙尘埃按成分可以分为碳质尘埃、硅酸盐尘埃等，以下哪种元素构成的固态颗粒占宇宙尘埃总质量的比例最低A碳B硅C氧D氢7.在原行星盘的行星形成过程中，尘埃从微米级生长到千米级星子的第一步是A静电力粘合B引力吸积C碰撞碎裂D气体拖拽8.地球上发现的陨石中，哪种类型陨石携带的原始太阳系宇宙尘埃含量最高A碳质球粒陨石B铁陨石C顽火辉石球粒陨石D月球陨石9.宇宙尘埃对观测星等的消光作用符合以下哪个规律A波长越短，消光越强B波长越长，消光越强C不同波长消光强度一致D消光强度只和尘埃总质量有关，和波长无关10.以下哪台探测器曾经直接采集返回了彗星的宇宙尘埃样品A星尘号B罗塞塔号C黎明号D新视野号11.银河系中星际尘埃密度最高的区域是A银晕B银盘旋臂的分子云C银心核球D星际介质的暖电离区12.当宇宙尘埃颗粒绕太阳运动时，会受到什么效应的作用，导致小颗粒逐渐向太阳方向漂移A太阳风压力B坡印廷-罗伯逊效应C太阳潮汐力D辐射压13.最早证实星际空间存在大量尘埃的观测证据来自于A梅西耶对星云的观测B早期天文学家对银道面恒星的红化观测C哈勃对河外星系的测距D彭齐亚斯对宇宙微波背景的观测14.宇宙尘埃的红外辐射主要来自于哪里A尘埃本身的核聚变B尘埃吸收高能辐射后的热辐射C尘埃碰撞产生的发光D尘埃放射性元素衰变产热15.原行星盘中的大质量行星会通过引力相互作用在尘埃盘上留下什么最典型的特征结构A亮斑B环形缝隙C条纹D旋涡二、多项选择题（每题5分，共50分，多选、少选、错选均不得分）1.宇宙尘埃按照起源可以分为哪几类A原生星际尘埃，起源于恒星演化过程的抛射B原始太阳系尘埃，形成于太阳星云凝聚阶段C行星系次生尘埃，来自小行星碰撞、彗星瓦解D外来星际尘埃，来自银河系星际介质流入太阳系2.以下哪些波段的观测可以用来研究宇宙尘埃的性质A紫外波段B红外波段C毫米亚毫米波段D射电波段3.以下哪些天文现象和太阳系内的行星际尘埃直接相关A狮子座流星雨B黄道光C对日照D夜天光背景4.詹姆斯·韦布空间望远镜运行以来，在宇宙尘埃研究领域取得了哪些新成果A探测到红移z>8的高红移星系中的尘埃成分，证实早期宇宙就存在大量尘埃B观测到原行星盘中微米到毫米级尘埃的精细分布，为行星形成理论提供观测证据C在多个系外行星大气中观测到尘埃云，约束了系外行星大气结构模型D直接测量了超新星遗迹中的尘埃总质量，证实超新星是宇宙尘埃的重要起源5.宇宙尘埃在天体物理过程中的核心作用包括A为恒星和行星形成提供初始固态凝结核B通过辐射冷却分子云，促进分子云坍缩形成恒星C作为星际化学反应的催化剂，生成复杂有机分子D遮挡高能辐射，为行星表面生命诞生提供保护6.以下哪些天体过程是宇宙尘埃的主要来源A超新星爆发抛射B渐近巨星支（AGB）恒星的星风抛射C原恒星形成阶段的外流抛射D行星系统内小行星、行星碰撞碎裂抛射7.星际尘埃的消光效应会对天文观测产生哪些影响A导致河外天体的视亮度被低估，距离测量产生偏差B导致背景天体的光谱红化，影响光谱红移测量的精度C遮挡银心区域的可见光观测，使得银心结构研究必须依赖红外和射电D增强背景天体的辐射强度，导致观测流量被高估8.近年来，科学家在原始宇宙尘埃样品中已经发现了哪些和生命相关的复杂有机物A氨基酸B核糖C磷脂D核苷酸前体9.以下哪些探测任务将宇宙尘埃相关研究列为核心科学目标之一A中国空间站空间物理实验柜B欧洲航天局欧几里得空间望远镜C美国宇航局詹姆斯·韦布空间望远镜D日本隼鸟2号小行星探测任务10.宇宙尘埃颗粒的带电会带来哪些影响A改变尘埃在星际磁场中的运动轨迹B导致尘埃之间更容易发生静电粘合，促进尘埃生长C高能带电尘埃撞击空间探测器，会引发单粒子效应干扰电子设备D改变太阳风的整体流动速度和方向三、判断题（每题3分，共30分，正确打√，错误打×）1.所有宇宙尘埃都是低温的，只能在红外波段被观测到2.受星际尘埃消光作用影响，可见光波段我们只能观测到银道面方向1000光年以内的恒星3.坡印廷-罗伯逊效应会导致太阳系内小于1微米的尘埃颗粒逐渐被推出太阳系4.碳质尘埃和硅酸盐尘埃是银河系星际尘埃最主要的两类成分5.早期宇宙（红移z>6）中不可能存在大量宇宙尘埃，因为第一代恒星还没有完成演化抛射尘埃6.彗星的彗尾分为气体尾和尘埃尾，尘埃尾的弯曲程度比气体尾更大7.地球上观测到的绝大多数流星现象，都是宇宙尘埃颗粒进入地球大气燃烧形成的8.宇宙尘埃中冰晶的占比在冷分子云中最高9.星际尘埃不会对宇宙微波背景辐射的观测产生影响，因此不需要校正10.太阳系行星环主要由大块岩石和冰块组成，几乎不含微米级宇宙尘埃四、简答题（每题28分，共140分）1.请简述什么是星际红化效应，以及其产生的原因。2.宇宙尘埃为什么是天体生物学研究的重要对象？3.简述超新星爆发在宇宙尘埃起源中的作用，结合近年观测成果说明。4.为什么原行星盘中的尘埃径向漂移会影响行星形成过程？5.请列举三种探测宇宙尘埃的主要方法，并分别说明其原理。参考答案及解析一、单项选择题1.B解析：银河系星际介质中，约99%的质量是气态的氢和氦，仅约1%的质量是固态宇宙尘埃，因此本题选B。2.B解析：天文学对宇宙尘埃的标准定义就是粒径在1纳米到100微米之间的固态颗粒物，粒径大于100微米的一般归类为流星体或星子，小于1纳米的属于气体分子范畴，因此本题选B。3.C解析：黄道光是太阳系黄道面附近的尘埃散射太阳光形成的现象，对日照是尘埃对太阳光的背向散射形成，彗尾的核心成分之一就是彗星升华带出的尘埃，而逆温层是地球大气层中气温随高度升高而升高的大气现象，和宇宙尘埃无关，因此本题选C。4.A解析：宇宙尘埃的消光效应，核心是背景天体的光子穿过尘埃层时，部分光子被尘埃吸收，部分被散射到其他方向，最终到达观测者的光子数量减少，背景天体视亮度降低，因此A选项正确，其余选项均不符合消光效应的定义。5.B解析：进入内太阳系的星际尘埃，以及太阳系自身产生的行星际尘埃，受太阳引力和太阳风的共同作用，绝大多数集中分布在黄道面附近，这也是黄道光、对日照都出现在黄道附近的根本原因，因此本题选B。6.D解析：宇宙尘埃的主要成分包括碳质颗粒、硅酸盐颗粒（含氧、硅、铁等元素）、水冰等，单质氢只有在极高压极低温度下才会以固态存在，宇宙空间中几乎不存在大量固态氢尘埃，绝大多数氢都以气态氢分子或结合在水、甲烷中的形式存在，占尘埃总质量的比例远低于碳、硅、氧等元素，因此本题选D。7.A解析：行星形成的标准阶梯生长模型中，初始阶段原行星盘内的微米级尘埃，首先通过静电力和范德华力相互粘合，生长到毫米甚至厘米级，之后再通过碰撞吸积或引力不稳定性生长为千米级星子，因此第一步是静电力粘合，本题选A。8.A解析：碳质球粒陨石形成于太阳系早期，没有经过严重的熔融和分异改造，保留了大量原始太阳星云的宇宙尘埃颗粒，是研究早期太阳系尘埃成分最重要的样品，因此本题选A。9.A解析：宇宙尘埃的消光强度和波长负相关，波长越短，光子尺度越接近尘埃粒径，越容易被散射和吸收，消光越强，这一效应会导致背景天体的短波辐射被更多遮挡，光谱整体偏红，也就是星际红化效应，因此本题选A。10.A解析：2006年美国宇航局星尘号探测器成功采集了怀尔德2号彗星的尘埃样品并返回地球，是人类首个完成彗星尘埃采样返回的探测器，罗塞塔号仅将着陆器放在彗星表面，没有返回样品，黎明号探测谷神星和灶神星，新视野号探测冥王星，都没有完成尘埃采样返回，因此本题选A。11.B解析：银河系中超过90%的星际尘埃集中分布在银盘旋臂的分子云区域，银晕、核球、暖电离区的尘埃密度远低于分子云，因此本题选B。12.B解析：坡印廷-罗伯逊效应指绕太阳运动的尘埃吸收太阳辐射后，重新向各个方向辐射能量，产生的阻力会让尘埃损失角动量，逐渐向太阳方向漂移，因此本题选B；辐射压对粒径极小的尘埃是向外的推力，仅当辐射压大于引力时才会把尘埃推出太阳系，不符合题意。13.B解析：20世纪初，天文学家观测到银道面方向的恒星普遍存在光谱红化现象，推断星际空间存在大量散射吸收短波辐射的尘埃，这是最早证实星际尘埃存在的核心证据，因此本题选B。14.B解析：宇宙尘埃本身不会发生核聚变，它吸收恒星、星云发出的紫外、可见光等高能辐射后温度升高，再以红外波段发出热辐射，这是宇宙尘埃红外辐射的核心来源，因此本题选B。15.B解析：原行星盘中的大质量行星会通过引力清扫轨道附近的尘埃和气体，因此会在原行星盘上形成明显的环形缝隙结构，这是天文学家判断原行星盘中存在行星的核心观测证据之一，因此本题选B。二、多项选择题1.ABCD解析：宇宙尘埃按起源可以分为四类，分别是起源于恒星抛射的原生星际尘埃、形成于太阳星云阶段的原始太阳系尘埃、小行星碰撞彗星瓦解产生的行星系次生尘埃、银河系星际介质流入太阳系的外来星际尘埃，四个选项分类均正确，因此全选。2.ABCD解析：紫外波段可以通过消光曲线研究尘埃的粒径分布和成分，红外波段可以观测尘埃的热辐射，毫米亚毫米波段可以观测低温冷尘埃的连续谱辐射，射电波段可以观测尘埃关联的分子谱线研究尘埃性质，四个波段都可用于宇宙尘埃研究，因此全选。3.ABCD解析：狮子座流星雨是坦普尔-塔特尔彗星抛射的尘埃进入地球大气燃烧形成的，黄道光是黄道面尘埃散射太阳光形成，对日照是尘埃背向散射形成，夜天光背景辐射包含行星际尘埃的散射贡献，四个现象都和行星际尘埃直接相关，因此全选。4.ABCD解析：韦布望远镜已经在z>8的高红移星系中探测到大量尘埃，证实早期宇宙存在尘埃；清晰分辨出原行星盘不同尺度尘埃的分布，验证了尘埃生长过程；在多个系外行星大气中发现尘埃云，约束了大气结构；测量了超新星遗迹的尘埃总质量，证实超新星是重要的尘埃起源，四个成果都正确，因此全选。5.ABCD解析：宇宙尘埃是恒星和行星形成的初始凝结核，没有尘埃就无法形成初始星子；尘埃可以通过辐射有效冷却分子云，促进分子云坍缩形成恒星；尘埃表面是星际化学反应的催化剂，可以生成复杂有机分子；尘埃可以阻挡恒星的紫外线和高能辐射，为行星表面生命诞生提供保护，四个作用都正确，因此全选。6.ABCD解析：AGB恒星贡献了银河系约80%的尘埃，是当代宇宙最主要的尘埃来源；超新星爆发是早期宇宙最主要的尘埃来源；原恒星外流也会抛射大量尘埃；行星系统内的碰撞也会产生大量次生尘埃，四个选项都正确，因此全选。7.ABC解析：消光效应降低背景天体的视亮度，不校正会导致亮度低估、距离测量偏差，A正确；消光对短波消光更强，导致光谱红化，不校正会影响红移测量精度，B正确；银心区域尘埃消光极强，可见光完全被遮挡，只能用红外射电观测，C正确；消光不会增强背景辐射，D错误，因此本题选ABC。8.ABCD解析：近年来科学家在碳质球粒陨石的原始尘埃样品中，已经先后发现了氨基酸、核糖、磷脂和核苷酸前体，这些都是构成生命的核心有机物，四个选项都正确，因此全选。9.ABCD解析：中国空间站空间物理实验柜将近地空间行星际尘埃的环境效应列为核心研究目标；欧几里得望远镜为了精确测量暗能量，需要精确校正黄道尘埃消光，因此将尘埃研究列为核心目标；韦布望远镜本身就把原行星盘尘埃、高红移星系尘埃列为核心研究方向；隼鸟2号采集的小行星样品包含大量原始太阳系尘埃，将尘埃研究列为核心目标，四个选项都正确，因此全选。10.ABC解析：带电尘埃会受到星际磁场的洛伦兹力，改变运动轨迹，A正确；带电尘埃的静电吸引力会促进相互粘合，助力尘埃生长，B正确；高能带电尘埃撞击探测器会引发单粒子效应，干扰损坏电子设备，C正确；宇宙尘埃总质量极低，不足以改变太阳风的整体流动，D错误，因此本题选ABC。三、判断题1.×解析：靠近恒星的尘埃吸收大量辐射，温度可以达到数百甚至上千开尔文，部分高温尘埃在可见光波段就可以被观测到，因此并不是所有尘埃都只能在红外波段观测。2.√解析：银道面方向存在大量星际尘埃，消光作用极强，可见光波段只能观测到1000光年以内的恒星，更远的恒星光线都被遮挡，因此说法正确。3.×解析：坡印廷-罗伯逊效应的作用是让尘埃损失角动量，逐渐向太阳漂移，把小尘埃推出太阳系的是辐射压，因此说法错误。4.√解析：银河系星际尘埃中，碳质尘埃和硅酸盐尘埃合计占总质量的80%以上，是最主要的两类成分，因此说法正确。5.×解析：近年韦布望远镜的观测已经证实，红移z>6的早期宇宙中已经存在大量尘埃，第一代大质量恒星演化速度快，死亡时的超新星爆发可以抛射大量尘埃，因此原说法已经被观测推翻，错误。6.√解析：彗星气体尾主要是小质量离子，受太阳风作用强，沿太阳风方向延伸接近直线，尘埃尾质量大，受引力作用轨道滞后，弯曲程度更大，因此说法正确。7.√解析：绝大多数进入地球大气的流星都是质量不足1克的宇宙尘埃，进入大气后摩擦燃烧发光，只有少数更大的碎片才能落到地面成为陨石，因此说法正确。8.√解析：冷分子云温度低于10开尔文，足够让水、甲烷等保持固态冰晶，温度较高区域冰晶会升华成为气态，因此冷分子云中尘埃的冰晶占比最高，说法正确。9.×解析：银河系尘埃的热辐射是宇宙微波背景观测最重要的前景污染，会严重干扰各向异性测量，必须进行精细校正，因此说法错误。10.×解析：太阳系行星环中含有大量微米到毫米级的宇宙尘埃，比如木星环的主要成分就是微米级尘埃，因此说法错误。四、简答题1.参考答案：星际红化效应是指背景天体发出的光线穿过星际尘埃层后，光谱能量分布向长波方向偏移，天体看起来比实际温度更红的观测效应。产生原因是宇宙尘埃的消光效应具有波长依赖性：尘埃粒径大多和可见光的短波（蓝端）波长接近，波长越短的光子越容易被尘埃散射和吸收，消光强度越高，而波长更长的红端光子消光强度更低，最终到达观测者的光线中红端光子占比升高，光谱整体红化，形成星际红化效应。2.参考答案：宇宙尘埃是天体生物学研究的核心对象，原因如下：第一，宇宙尘埃表面是星际化学反应的天然催化剂，可以合成大量复杂有机分子，目前已经在宇宙尘埃中发现了氨基酸、核糖、核苷酸前体等生命必需的有机物，说明生命的基础有机物可以在宇宙空间合成，通过彗星、陨石带到地球，为生命起源提供原材料；第二，宇宙尘埃是原行星盘形成行星的初始凝结核，没有尘埃就无法形成初始固态星子，也就不可能形成行星，更不可能演化出生命；第三，行星大气层中的尘埃可以调节行星表面温度，维持宜居的气候环境，为生命存在提供条件；第四，研究太阳系原始小行星、彗星中的尘埃，可以还原早期太阳系有机物的分布和演化，追溯地球生命起源的物质基础。3.参考答案：超新星爆发是宇宙尘埃起源的核心途径之一，作用主要体现在两点：第一，超新星爆发会将恒星内部核合成产生的大量重元素抛射到星际空间，这些重元素在抛射后的膨胀过程中快速冷却凝结，形成大量固态尘埃颗粒；对于早期宇宙来说，第一代大质量恒星演化速度快，几百万年就可以演化到超新星爆发阶段，是早期宇宙最早的尘埃来源，解释了为什么高红移星系中存在大量尘埃。第二，超新星爆发产生的冲击波会压缩星际空间原有尘埃，一方面会让部分大尘埃碎裂成小尘埃，改变尘埃的粒径分布，另一方面也会促进星际气体中的重元素凝结形成新的尘埃，调节星际介质中尘埃的总储量。近年韦布望远镜的观测证实，多个年龄不足一千年的年轻超新星遗迹中，储存的尘埃质量达到数千倍太阳质量，远超出此前理论预期，证实超新星爆发确实可以产生大量尘埃，修正了此前认为只有AG