本书是一本了解宇宙奇观的最佳指南，作者结合美国宇航局、欧洲空间局和欧洲南方天文台拍摄的最新图像，以引人入胜、通俗易懂的方式，介绍了关于宇宙起源、宇宙中一些最剧烈的过程(包括恒星的死亡历程)的最新探测结果，对我们暂时观测不到的“暗物质”进行了深入探索，并且阐释了目前科学家们关于宇宙的内涵、结构和终极命运的最新认识。

太阳系内除了地球之外的地方是否存在水？太阳系内是否存在地外生命？我们通过精美的图像已经发现木卫和火星可能存在过液态水。这对我们深入了解在其他行星上存在生命的可能性有何帮助？

在本书中。普林嘉博士从说明以上问题开始，结合美国宇航局、欧洲空间局和欧洲南方天文台拍摄的最新图像，以引人入胜、通俗易懂的方式，介绍了关于宇宙起源、宇宙中一些最剧烈的过程(包括恒星的死亡历程)的最新探测结果，对我们暂时观测不到的“暗物质”进行了深入探索，并且阐释了目前科学家们关于宇宙的内涵、结构和终极命运的最新认识。

本书中精美的、最新的图像来自于各种最先进的地面望远镜和空间设备，例如哈勃空间望远镜、伽利略号宇宙飞船、卡西尼号宇宙飞船和在火星着陆的探测车。这些图像记录了宇宙舞台中令人目眩神迷的壮观场景和慑人心魄的活动过程，其中有迄今为止最为精细的太阳图像。而且有些能证实特大质量黑洞确实存在。

引言

第1篇 探寻水的踪迹

 第1章 湿润的火星

 第2章 木卫二上的海洋

 第3章 月亮上的冰

 第4章 太阳系外的世界

第2篇 起源

 第5章 恒星的产生

 第6章 星系的黎明

 第7章 源自大爆炸的涟漪

第3篇 宇宙焰火

 第8章 太阳爆发

 第9章 恒星的死亡过程

 第10章 星系的碰撞

 第11章 在银河系中心潜藏着什么

 第12章 类星体的能量

第4篇 未解之迷和惊人奇观

 第13章 搜寻暗物质

 第14章 Y射线暴

 第15章 大尺度图像

 第16章 超速运转的宇宙

第5篇 展望

 第17章 巨型望远镜

 第18章 太空中的伟大革新

 第19章 飞往恒星

小辞典

索引

致谢

在过去的2个世纪里，人们对火星十分神往，想象着那里可能存在生命。在以往的30年里，我们对火星的了解有了急剧的改变。在20世纪70年代，美国字航局的水手9号、海盗1号和海盗2号宇宙飞船曾经环绕这颗红色行星运行，发回了许多图像，显示了火星表面由几十亿年前水流经过所形成的河谷、水道、深峡谷等地形的细节。简直难以置信，那可是需要相当于几千条密西西比河的浩荡水流，才能形成在火星表面所见的一些地貌。例如火星上由众多深峡谷组成的水手谷，延伸了4000千米(2500英里)，一些地方的深度超过7000米(4英里)，宽度达600千米(370英里)。这是美国的大峡谷的长度的4倍，宽度的5倍。远古的水

自从1999年以来，美国宇航局的火星全球勘探者号宇宙飞船发回了数量可观的火星上沉积层的详细图像。地球上的沉积是经过大量水流运动积淀的岩石物质层。火星的地貌特征支持了关于这颗行星早期历史中有过稳定水流的论断。通过观测，人们发现了火星上成层的结构，这表明物质曾经在湖泊或浅海里反复积淀。一个例子是在火星上的坎多尔深谷区域内成层的岩石，这个区域是水手谷的一部分。在这一地区，可以见到100多个岩床层，每一个约有10米(11码)厚，带有光滑的表面和四周陡峭的岩壁。这种岩层形成的一种可能性是由于水下环境的动力学作用。举个地球上的例子，科罗拉多河的侵蚀作用使沉积层暴露出来，今天我们在(美国)大峡谷的岩壁上可以看到。对火星上沉积层的这种解释，指明了曾经有过水下动力作用环境的广大区域，可能在过去支持生命的形成。

在火星上一些环形山里很可能曾经充满了水，物质在它们底部沉淀，也能形成沉积层。几十亿年以前，这些“池塘”底部曾遭受侵蚀，使层层叠叠的沉积岩暴露无遗。古谢夫环形山就是这样的一个场所，它的跨径达170千米(105英里)，是受小行星撞击形成的。随后它可能受到水流的灌注，这股水流经称为马阿丁谷的巨大峡谷。很可能古谢夫环形山在很长时期内都保持湿润，使它成为寻找原始生命形式的化石证据的理想场所。2004年1月，美国宇航局成功地向火星发送了两个自动探测器，其中一个确实就是选择在这个地方着陆。它称为勇气号，这个探测器现在已开始了它的探测作业，以测定古谢夫环形山气候和水的历史。人们从地球上应用一系列精密仪器操控勇气号，以探明所选的场所是否曾经相当湿润，足以支持生命的形成。第二个探测器称为机遇号，在称为南方平原高地的地区着陆，与古谢夫环形山的距离约为绕火星半圈。两个探测器将在它们着陆处的周围漫游，以研究岩石和土壤，用5个成套的地质仪器加上专门的研磨工具削刮岩石，使新鲜表面暴露出来。勇气号和机遇号的初步目的是评估火星上的条件是否曾经有利于生命的形成。

几十亿年前在汹涌的水流作用下形成的水道，也是火星上普遍的地貌特征。回顾地球上水流排尽的江河，它们的形成有两个主要机制：首先是下雨之后水土流失的结果，因为雨水刻蚀了周围岩石态的物质，其次是地下水因表面层的坍塌而外露。许多水道要追溯到超过30亿年以前。火星上巨大而长期熄灭的火山也显示了山坡上有水流刻蚀的河道，揭示了古老的火山加热与大规模的洪水之间的联系。火山活动会使体积巨大的地下水冰融化，形成大量的水流，它们随后形成了深深的水道和峡谷网络。液态水在地表潴积，受附近火山加热，也很有可能成为火星原始生命形式的栖息地。

P16-17

天文学上激动人心的新发现和引人入胜的新进展正在扩充我们关于宇宙的知识，本书通过许多前所未见的最华美的图像把它们展现得一览无遗。借助耸峙在高山之巅的大型望远镜和诸如哈勃空间望远镜等环绕在地球轨道上的强光力天文台，今天的空间研究欣欣向荣。近来，飞向火星、木星和月球的宇宙探测飞船不断传回许多高分辨率的最新精美图像。本书旨在考察这些前瞻性的观测如何扩展了我们的知识前沿，如何帮助我们回答一些关于宇宙的最基本问题。

我们将在本书中畅游太空，面临无数奇观。我们将从火星和木卫上新近发现液态水的激动人心的迹象出发，进入到孕育着恒星的巨气体云，然后深入到集中数百万个星系的最大的宇宙结构。我们也将见证宇宙中最强大和最猛烈的事件，它们以恒星爆发的最后景象和星系间的惊人碰撞为标志。高能过程也遍及老龄恒星的剧烈灾变和在吞噬一切的黑洞周围翻腾、盘旋的炽热气体。正是为了了解高深莫测的宇宙，我们深入到今天天文学家面临的最困惑不解的谜团，包括暗物质的神秘性质，甚至更加不可思议的暗能量——它可能正在促使宇宙膨胀。

让我们首先简要地浏览现代所了解的宇宙各主要层次的结构——这样做是有益的，就近从太阳系开始，随后进入空问的更大尺度。我们的行星地球是太阳系的九大行星之一『太阳系内，在海王星轨道至离太阳40～50天文单位(1天文单位等于日地平均距离，约1．496亿千米)的一个环带内，有一个彗星的“仓库”，估计包含1亿～1万亿颗彗星，称为柯伊伯(Kuiher)带。彗星主要由H2O、cO2、CO、NH3和cH4等的冰混合着尘埃颗粒构成，通常大小从几十米至几百米不等。2003年10月，美国天文学家迈克·布朗(Mike Brown)等在柯伊伯带内发现了一个略大于冥王星(Pluto)的天体，临时名称为“齐娜”(xena)。实际上，冥王星也在柯伊伯带内，而且就目前所知，冥王星的表面主要是冻结的CH4、N2、c0和水冰，其性质属于柯伊伯带天体。2006年8月，在布拉格召开的国际天文学联合会的大会上，通过决议把冥王星和齐娜连同最大的小行星谷神星划为一类，称为矮行星(dwarfplanet)。同年9月，齐娜被正式命名为阋神星(Eris)。所以，现在太阳系里的大行星就是从水星到海王星等8颗。——译注]，它也包含迄今所发现的近百颗卫星，加上无数个以彗星和小行星的形式存在的冰和岩石的团块。太阳是在太阳系里占主导地位的成员，占据了99％以上的质量，并提供大部分能量加热行星。

太阳是一颗普通恒星，就像夜空中的许多恒星一样。然而，我们肉眼能见到的几千颗恒星只是一起构成银河系旋涡结构的1000亿颗恒星中的极小一部分。我们的太阳系在银河系中占据一个相当平常的位置，离开银河系中心很远。星系是恒星聚成的岛屿，它们按形状形成序列，从壮观的螺旋形的旋涡星系到巨大的椭圆或蛋形结构。有些星系没有可描绘的形状，往往是由于它们经受了与别的星系碰撞而引起的剧烈扰动。大多数星系集合成星系团，包含几十个甚至几百个成员，通过它们相互之间的引力结合在一起。星系团是定义宇宙大尺度结构的基础。在最大的尺度上，可观测宇宙内的1000亿个以上的星系分布成巨大的链状或片状，它们由其内几乎没有星系的巨大空间——“巨洞”分隔着。现代宇宙学从事的主要研究之一就是这种大尺度结构的起源，它造成了宇宙“海绵般”，即“泡沫状”的形态。

20世纪天文学的主要成就，就是发现了整个宇宙正在膨胀的证据，因此宇宙万物在过去彼此更加接近。把“时钟”往回拨，在遥远的以往，宇宙经过了令人难以置信的炽热和稠密的阶段，这涉及约140亿年前的被称为“大爆炸”的宇宙起源。从大爆炸以来，宇宙持续不断地膨胀，不过引力在比较小的尺度内自然占了上风，它把物质集中起来，产生了诸如恒星、星系这类结构。大爆炸的图景今天成了我们理解宇宙起源、演化和终极命运的框架。