行星的表面特徵和內部結構是瞭解太陽系形成與演化的重要依據；而巨行星的形成過程以及內部結構又是瞭解太陽系演化的關鍵環節。本項目對月球、小行星以及巨行星的表面特徵、撞擊歷史、內部結構進行了系統研究，再現了月球的撞擊歷史，提出了月球正-反面在物質成分、月殻厚度、以及地形地貌不對稱性分布的巨型撞擊成因；揭示了圖塔蒂斯（4179）小行星內部碎石堆的結構；開發了不規則形狀、複雜條件下的巨行星內部結構模型以及一系列全新的非線性對流動力學形態。這些發現解決了地球與月球強親鐵元素含量差異的成因，證明了月球形成的大碰撞理論，為類地行星的後期演化過程研究提供了重要參考；證明了月球正面巨型撞擊的可能性，揭示了月球正-反面不對稱性的成因，對類地行星撞擊事件的研究提供了堅實基礎；驗證了小行星鬆散的結構類型，為研究太陽系小行星的形成與演化過程提供了關鍵性認識；對Juno和Cassini探測數據解讀作出了不可替代的貢獻；這些研究緊密結合我國深空探測的需求，為即將實施的月球、火星探測計畫、以及未來小行星、巨行星的探測計畫提供重要的科學支持。

圖1 月球正面的巨型撞擊事件形成月球正-反面在物質成分、月殼厚度以及地形地貌上的不對稱性結構。（A）撞擊位置；（B）遙感觀測月殼厚度分布；（C）數值模擬撞擊產生的月殼厚度分布；（D）觀測與模擬月殼厚度分布比較。

圖2 圖塔蒂斯(4179) 小行星表面特徵。（A）嫦娥二號觀測影像；（B）表面地質特徵 

圖3 利用卡西尼飛船的高精度重力場探測數據反演的土星內部結構和深部環流模型