迄今为止，人类孤独地生存在浩瀚的宇宙之中。随着我们发现的系外行星越来越多，找到另一个“地球”指日可待。那些行星上有没有生命？抑或我们是独一无二的存在？本书通过引人入胜的故事和生动细腻的文笔，揭开了天体生物学的神秘面纱，不仅详细梳理了系外行星的探索历程，而且深入讨论了生命的起源这一深奥的话题，带你挑战一切围绕宇宙与生命的谜题、思考人与宇宙的关系。对于想要了解生命起源和地外文明的读者来说，本书无疑是难得的入门佳作。
假如我们发现了许多类似地球的行星……我们就不再孤独。总有一天，我们会加入这个宇宙中智慧生命体的行列。——威廉·博尔基
人们从地球得到启发，思考着能够居住的行星应具备的条件，并且注意到了它们应该是岩质行星、存在于宜居带内。除此之外，还需要有什么样的条件呢 ?
首先，中央星必须长久且稳定地闪耀着光芒，这光足以促使生命诞生和演化。在过去的 46 亿年间，太阳总是能维持着较为稳定的核聚变反应，并不断提供能量，见证了生命的长期演化过程。
其次，行星轨道必须有小的离心率，使得生命能够适应那里的环境。如果轨道太扁（离心率大），生物就无法适应。在这一点上，太阳系是理想的环境。几乎所有的行星都在接近于圆形的轨道上运行，所以春夏秋冬都可以从太阳那里得到几乎不变的能量。虽然不知道轨道离心率的适合范围，但如果地球像彗星一样，时而极端接近太阳，时而又远离太阳，我们也许就会在半年内被烧焦或冻死。
但是，即便行星的中央星长期稳定发光，行星是岩质行星，有一个接近圆形的轨道，并且位于宜居带，也不能保证那里充满生命。实际上火星的轨道半径（半长轴）是 1.5AU，在宜居带范围内（太阳系为 0.8 ～ 1.8AU），但火星并不像地球那样充满生机。
为了在浩瀚的宇宙中寻找出生命行星，需要做更细致的鉴别工作。为了搞清楚这个问题 , 让我们再看看火星吧 ! 我们先来审视一下用探测仪拍摄下来的火星表面的照片。红褐色大地上飘舞着尘埃，泛红的天空阴沉着。这是一片寸草不生的不毛之地。当然也没有河川和海洋（只看见貌似水流过的痕迹）。
火星应该是宜居带内可能存在液态水的行星，但没有海的存在。这是与地球最大的差异。火星就是一个不能居住生命（仅从视觉上推断）的不毛之地。
一方面，在地球上，从赤道海洋蒸发的水蒸气上升，开启了大气循环。水蒸气形成云，降雨滋养着生活在陆地上的植物、动物，滋润着森林，维持着生命。而且，地球表面的 70% 被海洋覆盖，由于海水具有不易变暖或变冷的性质，所以海洋就成了巨大的蓄热体。海洋既是散热器，也是加热器。另外，深海 2~3℃的近恒温冷水与表层水之间进行着周期上千年的循环，能够很从容地应对变化。即使大气发生急剧的变化，海洋也可以根据过去的记忆，整体上保持平稳的气候变化。
另一方面，在火星上，巨大的龙卷风在干燥的红色大地上疯狂地肆虐。没有海洋，这恐怕与不存在生物的事实不无关系。那么火星为什么没有海洋呢 ?
看了水这种物质的相图就明白了。火星除了平均温度低至 -40℃外，大气压也极低，低至 0.006 个标准大气压（地球的1/166）。这接近水的三相点（固体、液体和气体共存的一组温度和压强数值）。所以，即便火星上有水分子，冰融化后也不会变成水，而是直接变成水蒸气。这就是火星没有海洋的直接理由。的质量太小，只有地球的 1/10。
目前尚不清楚火星上有多少冰，但即使火星上有很多冰，如果平均温度一下子升高，会形成海洋吗？
答案可能是否定的。
随着气温的升高，可能会有大量的水蒸气进入大气中。释放到大气中的水蒸气将大气压推高，到达水的三相点以上的状态。
这样，一时间是可以形成海洋，但这种状态很难持续。原因是，火星的引力太小，水蒸气会逃入宇宙空间，火星表面无法保持足够的大气压，水就又回落到三相点以下。结果，海洋可能无法长期稳定地存在。
总之，火星的质量只有地球的 1/10，过于轻了。同样道理，只是地球质量 1/80 的月球即没有水也没有大气。通常，天体越重，大气的量就能保持越多。
换言之，即便在宜居带内，如果行星没有达到一定的质量，也不会有大气和水的存在。质量的标准估计约为地球的几分之一。
因此，即使是岩质行星，如果不考虑其质量的大小，也无法确定其生命宜居的可能性。
前 言
第1章 不要忽略细微的“闪耀”11
层次结构 12
彼得•范德坎普16
来自行星的信号18
用多普勒效应能发现行星吗20
绝望的公告22
不是行星也无妨23
“天马”划过的夜晚24
死亡博士26
第2章 系外行星的真容 29
系外行星的相继发现 30
150光年之遥的“太阳系”32
星星和我之间——凌星法的出现 34
接近系外行星的真容 38
巨大的蝌蚪41
掌管冥界的星球43
从热木星到超级地球 44
从超级地球到类地行星的多普勒法的运用 45
运用多普勒法探索超级地球46
宜居带 50
戈笛洛克斯和三只熊 53
奇妙的行星54
第3章 探索孕育生命的行星59
有海洋的行星、没有海洋的行星61
板块运动的作用64
承载生命行星的最大质量66
超级地球能否居住67
寻找地球的孪生兄弟 69
直接观测 70
行星的颜色 71
蓝色行星能成为生命的标志吗 74
光谱中的指纹76
使用宇宙通用眼镜观测77
10光年之外的白色云朵和蓝色海洋81
第4章 从宇宙到生命 85
梵蒂冈和天体生物学 86
自然发生论的否定和新的生命起源问题90
我们是星之子 92
有机生命 95
宇宙空间的有机分子 97
隼鸟号和小行星100
泛种论102
氨基酸的手性 103
专栏 解开纯手性之谜的关键存在于宇宙中吗107
米勒实验 108
第5章 从物质到生命 111
生与死之间有界线吗 113
如何辨别生物化石118
生物和非生物 121
“隧道”的两端122
生命诞生期123
化学进化 125
碎片世界 133
“自上而下”的研究 137
人工生命的诞生142
试管中的“生物”144
专栏 “制造的”天体生物学 147
唤醒所有生物的共同祖先 149
使用超嗜热菌的细胞工厂 151
祖先曾经是常温菌吗 152
原生命154
有能量就有生命159
热液喷口为何如此重要160
整个岩石裂口曾是原生命164
从昙花一现的生命到能量革命 165
探求最古老生态系统的印记169
宇宙中生命诞生的轨迹是什么173
第6章 再望星空175
先驱者的足迹 176
水、甲烷的发现178
梅洛斯计划180
火星生物都能够被检测出来吗 182
两种方法的结合184
奋起直追 186
系外行星中不可得之物188
食砷生物？189
对地球外智慧生命的探索 191
智慧生命是否在发出信号 193
一个蛋白质也不会产生 196
结语 199
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