申論 1羅塞塔號（Rosetta）是歐洲太空總署於2004 年初發射造訪67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星（comet 67P/Churyumov-Gerasimenko；以下簡稱彗星67P）的太空探測船。羅塞塔被譽為是一個開創性的太空任務，是人類有史以來第一個環繞彗星軌道運行並放置登陸器的彗星任務。羅塞塔號經過10 年的飛行，終於在2014 年抵達彗星67P。請問：㈠彗星67P 編號中的英文字母“P”代表什麼意思？（2 分）㈡羅塞塔任務除了軌道飛行器（orbiter）羅塞塔號外，還攜帶了一艘登陸器（lander）。請問這艘登陸船叫什麼名字？（2 分）㈢為何迄今為止，人類執行了超過十次以上的彗星探訪任務，卻沒有一次彗星任務是造訪源自歐特雲的彗星？（8 分）㈣彗星67P 的近日點距離太陽不過1.24 AU，為何羅塞塔號要經過10 年飛行，包含三次地球、一次火星重力助推（gravity assist），才能抵達目標？（5 分）㈤羅塞塔彗星任務的主要科學發現為何？（8 分）
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申論 2在上個世紀，天文學家大都相信，太陽系應該不是我們銀河系中唯一的一個行星系統。不過卻一直苦於沒有直接觀測證據。請問：㈠天文學家Wolszczan 和Frail 是在那一年終於首次確認發現太陽系外的行星（系外行星）的存在？這些圍繞著一顆中子星主星運行的系外行星是以何種方法發現的？（5 分）㈡天文學家馬約爾和奎洛茲（Mayor 和Queloz）又是在那一年首次發現繞行矮恆星的系外行星？這顆距地球15.5 pc 的系外行星繞行之主星光譜類型和名字為何？這顆系外行星是以何種方法發現的？（10 分）㈢馬約爾和奎洛茲憑藉此項發現獲得了2019 年諾貝爾物理學獎。為什麼諾貝爾獎是頒給馬約爾和奎洛茲，而非第一個發現系外行星的Wolszczan 和Frail？（10 分）
申論 3天文學家將「海洋世界」（Ocean Worlds）定義為在太陽系中，目前地表下（或過去曾經）存在海洋的太陽系天體。（地球也是一個「海洋世界」，不過這裡只用來作為研究比較或參考之用，在下面問題中毋須列入考慮。）請問：㈠請列出四個「已知」有海洋存在的太陽系天體。（8 分）㈡請列出任意兩個「可能」有海洋存在其上的太陽系天體。（4 分）㈢行星科學家花了很大的氣力來辨識太陽系中的可能海洋世界，描述其海洋特徵和物理特性，例如冰殼ice shell（crust）的厚度、成分和孔隙度、海洋的厚度、密度和成分等。科學家研究太陽系「海洋世界」，其終極主要目為何？（7 分）㈣地球距離太陽1 AU，地球表面的平均溫度為280 K。那麼位於小行星帶之外的「海洋世界」，其地表冰殼下海洋的溫度最可能是多少度K？（3 分）㈤行星科學家稱這些太陽系天體「海洋世界」，除了其地表下有海洋存在，也意指其海洋的主要化學成分除了水之外，還有何種化學物質存在？（3 分）
申論 4土衛六（Titan）的質量是地球質量的0.0225 倍，其地表逃脫速度為2.64 km/s；土衛六擁有濃厚大氣，大氣壓約為1.45 atm。請問：㈠太陽系的天然衛星中，除了土衛六，還有一些衛星也被觀測到有大氣存在的明顯證據，請列出其中兩顆衛星。（4 分）㈡比較太陽系中天然衛星的大小，請問土衛六的直徑排名第幾大？（2 分）㈢土衛六與太陽的平均距離為何？（提示：可利用蒂丟斯–波德定律Titius-Bode Law 估計距離）（5 分）㈣地球距離太陽1 AU，如果地球沒有大氣，地球表面的平均溫度為260K。請估算土衛六的表面溫度。（5 分）㈤土衛六大氣的實際平均溫度較上題㈣推得的溫度略高10 K。請估計氫氣分子、氮氣分子和甲烷分子在土衛六大氣中的平均速率。假設不考慮其他化學成分因素，請問土衛六大氣中，三種分子含量豐度最高是那一個？（提示：波茲曼常數k = 1.3810J/K；1 amu = 1.6610kg）（9 分）