原創(chuàng) haibaraemily 我是科學(xué)家iScientist

大家周末好呀！

在你的印象中，行星科學(xué)的研究人員具有哪些特質(zhì)呢？是談起天上星宿如數(shù)家珍，或是對航天科學(xué)了如指掌？其實呢，這些都不是行星科學(xué)研究者們的專長。行星科學(xué)的研究對象主要是各類行星的“前世今生”，需要從各個學(xué)科中汲取養(yǎng)分。

怎樣才能成為一名上知天文、中知大氣、下知地質(zhì)、更往下還知內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全能型的行星科學(xué)家呢？讓我們一起看看行星科學(xué)博士haibaraemily的經(jīng)歷吧！

（**專欄中所涉及的內(nèi)容為嘉賓自身的經(jīng)歷，僅供參考，不同院校／專業(yè)／研究方向的博士在研究和生活方面都會有不同的體驗喲**）

其實很多人對行星科學(xué)這個專業(yè)是有不少誤會的，比如下面這樣的場景我就常常遇到。

01

行星科學(xué)vs天文學(xué)

唉，行星科學(xué)真的不是全宇宙都研究的……

02

行星科學(xué)vs航天科學(xué)

唉，行星科學(xué)真的不是只要在天上飛的都研究的…

行星科學(xué)，到底研究啥？

嚴格說來，行星科學(xué)（Planetary Science）可以認為是天文學(xué)（Astronomy）的一個分支，它只深入研究天文學(xué)這個大類里面的一小部分對象。

簡單來說：行星科學(xué)是一門研究行星和行星系統(tǒng)的學(xué)科。

比如行星、行星附屬的環(huán)、衛(wèi)星、大氣磁場塵埃、小行星、彗星、隕石……

這些對象的細節(jié)都是行星科學(xué)的研究范疇。

行星科學(xué)的研究對象們 | UCL [1]

一般來說我們不會研究恒星（太陽除外）、銀河系、黑洞、暗物質(zhì)……

但行星科學(xué)和傳統(tǒng)天文學(xué)的主要差異也不完全在于“研究對象”，更重要的在于“研究細節(jié)”。

在行星科學(xué)領(lǐng)域，所有的天體都不僅僅是一個照片上的小點，而是一個一個自成一體的世界。這個天體的外層、表面和內(nèi)部環(huán)境是怎樣的？這個天體是如何形成的、過去經(jīng)歷了什么、又是如何發(fā)展至今的？這個天體是如何受外界影響，又是如何影響外界的？

比如：火星上的沙塵暴是如何產(chǎn)生的？木衛(wèi)一上的火山噴出是啥樣的？土衛(wèi)二上的虎紋是咋回事……

圖 | NASA

這些是傳統(tǒng)天文學(xué)往往不會涉及，事實上也很難涉及的領(lǐng)域。因為吶，傳統(tǒng)的天文觀測對這些細節(jié)幾乎無能為力，只有探測器的近距離探查，才有可能給出信息。

換句話說，行星科學(xué)是一門高度依賴探測器的學(xué)科（當然，理論分析和計算、實驗研究也是有的），這本身就決定了行星科學(xué)是一門很年輕的學(xué)科——畢竟人類第一顆人造衛(wèi)星，蘇聯(lián)的斯普特尼克1號1957年才發(fā)射成功，而人類的第一顆（部分成功的）月球探測器，蘇聯(lián)的月球1號和美國的前驅(qū)者4號1959年才發(fā)射成功。

圖 | National Air and Space Museum和NASA

而另一方面，想要研究這些細節(jié)，就要求行星科學(xué)必須是一個高度融合其他學(xué)科的交叉學(xué)科。這樣一個全新的學(xué)科，是從各個學(xué)科中汲取養(yǎng)分才不斷往前走的。

行星科學(xué)從一開始就和航天科學(xué)等學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系。畢竟想要發(fā)探測器，航天科學(xué)（火箭、軌道、制動等）、計算機科學(xué)、工業(yè)設(shè)計、制造學(xué)（探測器和科學(xué)儀器等）什么的是必須的吧？

等到終于能發(fā)探測器飛過去近距離考察了，就要開始分析科學(xué)數(shù)據(jù)了吧？探測器拍攝了大量行星和衛(wèi)星表面的高清影像，如何分析這些影像？要建立坐標系，要定義經(jīng)緯度，要做影像糾正和投影……影像處理和地圖學(xué)出場了。要分析探測器獲取的不同波段的影像，還有各種光譜數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)……遙感學(xué)必不可少。

能看清楚行星和衛(wèi)星的表面了，可這些能揭示出什么呢？月球啊火星啊金星啊怎么跟地球表面怎么不一樣啊？月球的暗區(qū)（月海）和亮區(qū)（高地）是怎么形成的??？這曾經(jīng)是火山，這里曾經(jīng)是湖泊，這里曾經(jīng)發(fā)生過啥？這個地貌和那個地貌哪個先形成？地質(zhì)學(xué)也早早登場了。以地質(zhì)學(xué)的眼光來看待每一顆星球的表面地形地貌，可以說是行星科學(xué)走向豐富的重要里程碑。

半月表面 | 圖蟲創(chuàng)意

隕石揭示了什么線索？阿波羅采樣返回的巖石樣本怎么分析？巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)當仁不讓吧。

月球內(nèi)部分了幾層？火星還有液態(tài)內(nèi)核么？地震學(xué)、重力學(xué)、熱力學(xué)等各個地球物理學(xué)的分支也迅速融入了行星科學(xué)的研究之中。

金星大氣層怎么這么厚？大氣里都是些啥？木星的大紅斑和極區(qū)渦旋是啥？大氣科學(xué)、氣象學(xué)、流體力學(xué)等學(xué)科也得來吧。

木星的磁場、輻射帶怎么辦？地磁學(xué)和空間物理也少不了啊。

火星上發(fā)現(xiàn)了水和疑似有機物痕跡？土衛(wèi)二上可能有維持生命的條件？行吧，生物學(xué)來得晚但也來了。

火星 | 圖蟲創(chuàng)意

火星移民要不要蓋樓（建筑學(xué)和材料學(xué)）和種菜（農(nóng)學(xué)）？

……

另一方面，傳統(tǒng)天文學(xué)也沒有完全和行星科學(xué)割裂：在行星的形成和軌道演化、小天體的觀測和系外行星的觀測等領(lǐng)域，傳統(tǒng)天文學(xué)依然有重要意義。而隨著科技的發(fā)展，探測器性能的提升，行星科學(xué)的研究范圍還在不斷擴大：比如隨著帕克號等太陽探測器的增多，科學(xué)家們已經(jīng)能夠?qū)μ栠M行詳細研究了；隨著開普勒等系外行星探測器幫助我們了解越來越多系外行星的細節(jié)，科學(xué)家們已經(jīng)能夠越來越深入地研究太陽系外很多具體的行星了。從這個角度來說，傳統(tǒng)天文學(xué)和行星科學(xué)的研究領(lǐng)域又在逐漸出現(xiàn)越來越多的重疊和交叉。

總之，上知天文、中知大氣、下知地質(zhì)、更往下還知內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全能型選手，說的就是行星科學(xué)啦。

我的非典型科研之路

作為一門交叉學(xué)科，我們這行半路出家的其實非常多，不管你之前是學(xué)物理的數(shù)學(xué)的化學(xué)的生物的地質(zhì)的大氣的，都可能在人生的任何一個階段突然轉(zhuǎn)向行星科學(xué)研究。對的，不僅是本科到碩士、碩士到博士，許多已經(jīng)走入科研崗位多年的研究者也有可能因為某些契機開始轉(zhuǎn)向行星科學(xué)研究，這都非常常見。

不過，我自己的科研之路依然不是那么典型。

我本科是大地測量學(xué)專業(yè)的，方向是空間導(dǎo)航定位，和“天上飛的”聯(lián)系更緊密。簡單來說就是學(xué)習(xí)如何通過接收多顆人造衛(wèi)星發(fā)射的信號來解算目標的位置，比如大家知道的GPS啦北斗啦，就屬于這個專業(yè)的內(nèi)容。

GPS工作原理，需要至少四顆衛(wèi)星才能定位目標位置（gif） | GIPHY [2]

碩士期間一開始是打算做地球南極的重力場和質(zhì)量分布方面的研究，但一些機緣巧合之下，我最終從事了金星和月球重力場方面的研究，也就轉(zhuǎn)向了行星地球物理這個專業(yè)。

再然后呢，我又漸漸發(fā)現(xiàn)僅僅了解地球物理的知識和方法對認識一些具體問題會有很多局限，比如月球某處雖然在表面上看著很平常，但從通過重力場就可以發(fā)現(xiàn)其實是一個古老的撞擊盆地的遺跡。

古老的孟德爾-里德伯盆地位于左圖兩個紅色箭頭之間，實際在月面照片中已經(jīng)微弱難辨，但在右圖的布格重力異常圖中則展現(xiàn)出顯著的高密度聚集特征。這種“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的絕活，實在是地球物理獨特的魅力 | 參考文獻[3]

于是我漸漸地就開始想多一些地質(zhì)方面的積累，在碩士結(jié)束之后申請了行星地質(zhì)學(xué)專業(yè)的博士，轉(zhuǎn)向行星地質(zhì)學(xué)。博士期間我的主要研究內(nèi)容是木星衛(wèi)星的撞擊坑和撞擊來源，對火星的暗色斑點也略有一些涉獵。

撞擊坑密布的木衛(wèi)三（左）和木衛(wèi)四（右） | NASA

雖然說現(xiàn)在博士后階段暫時又回到了月球撞擊盆地的研究，但可以說從博士階段開始就一直在撞擊過程個大圈子里兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)了。

在進入科研的初期就換了幾個大方向并不是一件值得推薦的事，壞處很明顯。每次換方向，都需要重新補充很多背景知識，學(xué)習(xí)新的研究手法和工具，這也就意味著對年輕的研究者來說，很難在研究初期集中性延續(xù)性地快速積累研究成果（也就是論文），那就很難在publish or perish（要么發(fā)表要么出局）的大環(huán)境下生存下去。

但如果說還是有一點好處的話，那就是讓我對行星科學(xué)這個領(lǐng)域的認識比同齡的同事們要略系統(tǒng)全面一些，畢竟我也算是橫跨六大領(lǐng)域、研究過五顆以上行星/衛(wèi)星的人了。

另一方面呢，早年空間導(dǎo)航定位專業(yè)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷讓我對人造衛(wèi)星有一定的了解，這也讓現(xiàn)在的我能相對容易地理解航天領(lǐng)域，尤其是探測器、軌道、無線電方面的資料。

這些都讓求知欲旺盛，喜歡通過檢索資料來尋找答案的我收獲了無盡的人生樂趣。

關(guān)于求學(xué)

據(jù)我所知，目前中國內(nèi)地的高校依然是沒有開設(shè)行星科學(xué)的本科專業(yè)的。所以，如果你將來想要攻讀行星科學(xué)的碩士or博士，甚至將來相從事行星科學(xué)研究的話，最好在本科期間學(xué)習(xí)一些相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)或者課程，比如地球科學(xué)（地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)等）、物理學(xué)、天文學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機。

如果你已經(jīng)快要結(jié)束本科，想要繼續(xù)攻讀碩士or博士的話……總的來說，目前國內(nèi)開設(shè)行星科學(xué)專業(yè)的高校和科研機構(gòu)還是比較少的。不過隨著學(xué)科的發(fā)展壯大，近幾年增設(shè)行星科學(xué)專業(yè)的院校機構(gòu)也在陸續(xù)增多。例如去年加入了中國高校行星科學(xué)聯(lián)盟的大學(xué)，都是可以找到攻讀碩士or博士的項目組的：

中國科學(xué)院大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中山大學(xué)、澳門科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）、南京大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、山東大學(xué)、桂林理工大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、南方科技大學(xué)、武漢大學(xué)、清華大學(xué)、北京師范大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）、同濟大學(xué)、洛陽師范學(xué)院、中南民族大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、華北電力大學(xué)、南昌大學(xué)、香港大學(xué)、重慶大學(xué)、吉林大學(xué)、浙江大學(xué)[4]。

除此之外，中科院的一些單位也有行星科學(xué)相關(guān)的項目組，例如國家天文臺、上海天文臺、云南天文臺、遙感所、貴陽地化所等等。

當然，如果想要出國學(xué)習(xí)的話，國外很多學(xué)校是從本科開始就有“行星科學(xué)”或者“地球與行星科學(xué)”相關(guān)專業(yè)的，無需“曲線救國”，直接就可以報考。

關(guān)于就業(yè)

如果在完成行星科學(xué)專業(yè)的學(xué)業(yè)之后想要繼續(xù)從事科研工作的話，目前來說主要的就業(yè)去向還是全世界各地的高校和科研院所，自此點亮“博士后-助理教授-副教授-教授”or“博士后-特聘副研究員-特聘研究員”之類的升職樹。

壞消息是，隨著博士人數(shù)和從事科研崗位的人數(shù)逐年攀升和，獲得穩(wěn)定教職的難度和時長也在隨之迅速攀升，由此帶來的一系列個人和家庭問題，是每個想要或者已經(jīng)從事科研工作的人必須考慮的。

好消息是，行星科學(xué)畢竟是一門不斷壯大的新興學(xué)科，隨著國內(nèi)許多高校和科研院所在陸續(xù)增設(shè)相關(guān)專業(yè)，也會增設(shè)一些新的科研崗位。雖然蘿卜多了很多，但好在坑也多了一些。

如果不想繼續(xù)從事科研工作，轉(zhuǎn)行也是合理的選擇。不管是什么專業(yè)，都需要面對科研行業(yè)在收入、工作強度、穩(wěn)定性、與家人的共處時間等方面的諸多現(xiàn)實的困境。攻讀自己感興趣的專業(yè)是好事，理性考慮自己的職業(yè)選擇也絕不是“逃兵”。

天文相關(guān)專業(yè)的科研工作者們轉(zhuǎn)行之后會去哪里？《自然·天文》雜志2018年初的調(diào)查顯示：大部分男性科研工作者轉(zhuǎn)行去了數(shù)據(jù)科學(xué)和編程，大部分女性科研工作者的轉(zhuǎn)行首選是教育行業(yè)，其次是數(shù)據(jù)科學(xué)[5]。

好消息是，除了去往不直接相關(guān)的行業(yè)重新升級打怪之外，也有越來越多非高校和國家科研機構(gòu)的科技相關(guān)崗位在向具有專業(yè)基礎(chǔ)，受過科研訓(xùn)練的碩博士生敞開，例如一些期刊雜志、私人太空公司、科技新媒體、私人教育機構(gòu)等等。

總之，人生很長，嘗試自己喜歡走的路，不要因為學(xué)習(xí)了更多而反過來給自己設(shè)限。

關(guān)于未來

一晃眼，我接觸行星科學(xué)已經(jīng)有十多年了。坦白講，很難說這個專業(yè)給了我想要的生活，也很難想象如果當初沒有選擇科研，或者沒有選擇這個專業(yè)，走入另一個領(lǐng)域的我到今天會是什么樣。

但至少，直到今天我依然覺得行星科學(xué)是一個有趣的學(xué)科，依然會每天為這個領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)、新進展感到欣喜和興致盎然。在科研之余我也會時常寫科普，把有趣的研究發(fā)現(xiàn)傳達給更多人?？吹皆絹碓蕉嗟娜藢π行强茖W(xué)產(chǎn)生好奇并熱切關(guān)注，讓我感到非常開心。

這個發(fā)源于天文學(xué)，卻融會百家、連接天地的新興學(xué)科，還在不斷為我們帶來新的驚喜和希望，刷新我們對地球、對月球、對太陽系和太陽系外的認知。

作者名片

編輯：Yuki

排版：凝音

參考文獻：

[1] https://www.ucl.ac.uk/mssl/research/solar-system/planetary-science/what-planetary-science

[2] https://gph.is/1vnKsFq

[3] Neumann, G. A., Zuber, M. T., Wieczorek, M. A., Head, J. W., Baker, D. M., Solomon, S. C., ... & Goossens, S. J. (2015). Lunar impact basins revealed by Gravity Recovery and Interior Laboratory measurements. Science advances, 1(9), e1500852.

[4] http://www.cas.cn/yx/201907/t20190705_4698502.shtml

[5] Nature Astronomy新年首刊：學(xué)術(shù)之外的事業(yè)（Careers beyond academia）https://www.nature.com/collections/cfxhgzjqvk）

原標題：《月亮上有水嗎？土衛(wèi)二上有生命嗎？這個專業(yè)可以幫你找到答案》

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