我们的目标是星辰大海！—— 中国科大行星科学综合实习纪实

2026年7月13日至22日，学院组织2023级行星科学专业本科生赴甘肃、青海开展《行星科学综合实习》课程。实习以柴达木盆地及周边地区为核心考察区域，沿敦煌—冷湖—茫崖路线展开。考察点涵盖沙漠、断裂带、盐湖、雅丹、古湖泊、地下水活动区、蛇纹岩及天文观测基地等典型环境。在《行星地质学》《行星内部物理》《天体化学》《行星大气》《天体生物学》《系外行星》等前期课程的基础上，围绕类火星环境中的地貌演化、古环境重建、极端环境宜居性、地下过程以及深空观测等主题开展综合实践教学。

本次实习的一大特色是让同学们系统实操多种主流行星探测设备和方法，包括通过无人机三维地形构建、矿物光谱与火星遥感光谱解译、水化学与生命信号探测、沉积矿物分析、系外行星观测、大气与气体释放监测、地下结构探测、极端环境微生物调查等实践活动。同学们学习使用多种野外仪器，在考察过程中完成数据采集与记录，并在实习结束后分别承担专题项目，初步体验从问题提出、证据获取到科学解释的研究过程，帮助学生在真实地质环境中理解行星表面过程、环境演化与生命宜居性等核心问题。本次实习作为学院行星科学专业的重要实践环节，由方子遥副教授、郝记华教授设计课程内容，方子遥、谢智教授担任课程主讲教师，并邀请中国科大地球物理、天文等方向的青年老师（欧阳青林、秦效荣）及澳门科技大学黄婷和贺洋老师参与课程讲解与仪器培训。

从教室走向荒野：开启行星科学实践课堂

实习开始之前，课程组专门组织了行前培训和仪器实践课程，同学们提前学习了无人机摄影测量、光谱测量、水质参数测试、便携式元素分析、探地雷达以及天文望远镜等设备的基本原理和操作方法，为后续野外工作做好准备。

7月13日，师生们正式启程。飞往敦煌途中，一场特殊的“空中课堂”悄然开始。透过舷窗俯瞰西北大地，同学们辨认河谷、洪积扇、沟壑等地貌特征，并结合火星轨道影像思考：为什么地球与火星会形成如此相似的地貌？在真正踏入野外之前，同学们已经开始尝试用行星科学的视角观察脚下的大地。

沙漠、雅丹与断裂：认识行星地貌演化

地貌是记录行星表面演化历史的重要载体。围绕“干旱环境中的地表形态如何形成和演化”这一问题，大家来到库姆塔格沙漠、阿尔金断裂带和小俄博梁雅丹地貌群等典型区域，系统认识风成作用和构造作用塑造地表的过程。

在库姆塔格沙漠，同学们近距离观察不同类型沙丘的形态结构，认识风力搬运、沉积和再改造过程对地貌形成的控制作用：迎风坡与背风坡的差异、沙脊的排列方向、波痕的尺度变化，都记录着风与沙粒持续作用的历史。老师们还结合火星表面的沙丘和风蚀地貌，引导同学们思考不同星球环境条件下风成过程的异同。同学们利用放大镜观察沙粒形态和矿物组成，架设设备采集不同高度的颗粒物样品，记录气象参数和沙尘特征，并利用无人机获取不同角度的影像，为后续开展三维地形重建提供基础数据。课堂上抽象的“遥感测量”“数字高程模型”等概念，在炎热的沙丘上转化为真实的数据采集过程。

之后，师生们沿阿尔金山地区开展构造地质考察。同学们结合卫星影像和野外露头，学习识别断裂活动留下的地貌证据，并进一步认识大型构造活动对行星表面演化的重要影响。在小俄博梁雅丹地貌群，课程进一步聚焦湖相沉积与风蚀作用共同塑造的独特景观。层状沉积、差异风化以及石膏沉积等现象清晰记录着区域环境变化历史。同学们利用地物光谱仪和便携式XRF开展原位分析，将地貌形态、矿物组成和沉积环境联系起来。

图1 实习师生考察沙漠、雅丹、石膏脊

古湖泊与蒸发岩沉积：重建火星水环境

如果说地貌记录了行星表面的形态演化，那么沉积物和矿物则保存着更加丰富的环境信息。围绕“如何重建火星古环境演化”这一核心问题，师生们先后考察了俄博梁石膏脊、大浪滩湖相沉积以及老茫崖湖等典型区域。

在戈壁深处绵延可达数公里的石膏脊前，同学们看到了一种极具视觉冲击力的地质景观。网状分布的石膏脊和其中的石膏巨晶是湖泊沉积、构造活动、地下流体运移以及后期风蚀共同作用的结果。通过观察不同尺度的矿物组合和沉积构造，同学们逐渐理解复杂地质现象背后所蕴含的多阶段演化历史。在这片极端干旱环境中，同学们还发现了石膏晶体下的蓝细菌群落。这些微生物利用岩石提供的庇护空间抵御强辐射和干旱环境，为认识极端环境中的生命生存策略提供了生动案例。在野外考察过程中，同学们利用反射光谱、XRF和XRD等设备分析矿物和元素组成，切身感受火星车的工作模式和研究方法。

图2 在“火星”上与中国科大的“火星车”合影

在大浪滩和老茫崖湖地区，同学们综合考察了湖相沉积剖面、多边形地貌、古湖岸、古三角洲和反转河道等典型河湖相沉积环境。沉积层序、矿物组合和地貌特征共同记录着柴达木古湖泊萎缩消亡的演化历史。通过将这些地球上的古水环境遗迹与火星轨道探测发现的古河道、三角洲和湖相沉积进行对比，同学们进一步理解了利用沉积记录和地貌证据重建火星古环境的研究思路，也认识到柴达木盆地作为类火星环境的重要科学价值。

图3 同学们使用便携式设备开展模拟行星探测活动

图4 同学们找到的“沙漠玫瑰”石膏晶簇和石膏巨晶下的蓝细菌

盐湖与地下水：探索极端环境中的宜居性

生命是否能够在极端环境中生存，是行星科学和天体生物学的重要问题。围绕这一主题，考察队深入多个盐湖、泉水和地下水活动区，探索环境条件、矿物和生命活动之间的关系。

在小苏干湖和茫崖翡翠湖，同学们针对两种不同盐度的湖泊开展了水质环境调查，并富集了水体中的微生物。在翡翠湖，大家还乘船进入湖心开展采样和测量。随着考察不断深入，同学们逐渐认识到，环境宜居性并不仅仅取决于液态水是否存在，还受到水体化学性质、矿物组成以及沉积环境等多重因素影响。艾肯泉则为大家打开了一扇认识地下世界的窗口。这里的地下水来源于深部含水系统，泉水中的二价铁氧化后形成鲜艳的红褐色沉积物，塑造出著名的“恶魔之眼”景观。实习期间，同学们不仅测量水体理化性质，还开展了气体释放监测和微生物富集工作，尝试从地质过程和生命活动两个角度理解这一独特环境。

图5 考察艾肯泉“恶魔之眼”与尕斯库勒盐滩“蓝洞”

在尕斯库勒盐喀斯特地区，地下水活动塑造出大量蓝洞和塌陷结构。地下卤水迁移、蒸发浓缩和矿物沉淀共同形成了丰富的次生矿物组合，这种地下水作用模式被认为与火星表面部分硫酸盐和铁氧化物矿物组合的形成密切相关。同学们利用探地雷达开展浅层地下结构探测，切身感受到地球物理探测技术在行星次表层研究中的重要价值。从现代盐湖到地下水活动区，同学们逐步建立起从环境过程到生命宜居性、从地表现象到地下结构的整体认识。

图6 在茫崖翡翠湖、艾肯泉、尕斯库勒盐滩开展水体测量、微生物富集与探地雷达工作

看向戈壁与深空：探索未知之境

行星科学不仅关注地表地貌和环境演化，也关注生命起源、深空探测以及人类认识宇宙的过程。因此，本次实习还安排了蛇纹岩考察和天文观测等内容，引导同学们从更广阔的尺度理解行星科学。

近年来，蛇纹岩化被认为可能为早期地球乃至其他行星上的生命起源提供环境。在茫崖石棉矿，同学们深入露天矿坑，观察蛇纹岩及相关矿物组合，理解水岩反应、氢气产生对生命起源的作用。在冷湖赛什腾山天文基地，同学们参观了墨子巡天望远镜，了解天文观测的基本原理和最新成果。戈壁深处优良的观测条件和科研人员长期坚守的故事，让同学们直观感受到基础科学研究背后的责任与坚持。

夜幕降临后，同学们来到冷湖石油工业遗址，了解柴达木盆地石油开发历史，体会到老一辈石油人胸怀祖国、攻坚克难的责任担当。随后，大家架设小型望远镜开展夜空观测。虽然天气条件未能满足系外行星凌星观测要求，但大家依然在老师指导下辨认金星、北极星、和夏季大三角等，在远离城市光污染的荒野中感受浩瀚星空。

图7 在墨子巡天望远镜和地中四井纪念碑下的合影，并在冷湖石油遗址开展星空观测活动

十天的实习中，同学们穿越柴达木盆地，系统接触无人机摄影测量、矿物光谱分析、水化学测试、探地雷达探测、微生物检测和天文观测等多种研究方法。作为学院首次开展的行星科学综合野外实习课程，本次实践不仅帮助同学们将课堂知识与真实自然环境联系起来，更使他们深刻认识到行星科学是一门融合地质学、地球化学、地球物理学、天文学和生物学的高度交叉学科。未来，学院将进一步完善行星科学实践教学体系，充分利用我国西部丰富的类行星环境资源，培养具有国际视野、创新能力和科研实践能力的行星科学人才，为我国深空探测事业发展贡献力量。