作者简介：
迈克尔·萨默斯（Michael Summers），乔治梅森大学行星科学家兼物理学和天文学教授。自1989年以来，就职于多个美国国家航空航天局（NASA）太空探测器任务团队，承担科学规划和航天器观测结果解释等工作。目前是NASA“新视野”冥王星与冥卫一双星任务的共同研究员，担任其中大气主题团队（Atmospheres Theme Team）副主任。
詹姆斯·特赖菲尔（James Trefil），乔治梅森大学克拉伦斯·罗宾森（Clarence J. Robinson）物理学教授。著有超过50本科学类书籍，作品获美国物理学会科学写作奖、美国科学促进会西屋科学新闻奖等多项荣誉。
译者简介：
徐蒙，行星科学博士，科普作者，知乎、微博知名科普博主，公众号“行星事务所”主笔，《月亮全书》合作译者。

长期以来，人们一直认为存在系外行星，升级
的望远镜和研究卫星等最新技术不仅证实了它们的
存在，还揭示了各种惊喜。……天体物理学家萨默
斯和特赖菲尔在这本奇妙而迷人的书中简明扼要地
阐述了探访五种系外行星的想象之旅，以及它们对
地球以外其他地方生命的影响。
——《书单》（Booklist）杂志，星级评论
本书的写作自信而直接，为那些长期思考系外
行星以及我们蓝色星球以外存在生命可能性的非专
业读者提供了可能的答案。
——《出版者周刊》（Publishers Weekly）
本书为各个年龄段的天文爱好者提供了对最遥
远宇宙以及天文学研究前沿知识的探索享受。
——《科克斯评论》（Kirkus Review）

第1章 不再是祖辈时候的银河
寻找系外行星
那么生命呢
关于沙文主义
第2章 我们的“后院”
探索太阳系
水，水，到处都是水
冥王星和更远的地方
为什么会这样？过去盛行的理论
第3章 多元世界
第4章 什么是行星
冥王星的分类
在系外行星的世界里定义“行星”
第5章 开普勒探测器
凌星法
运行中的开普勒探测器
从感兴趣的目标到确认新行星
开普勒探测器的传奇
开普勒探测器的世界
探访系外行星世界
第6章 巨蟹座55e：钻石星球
注意事项
第7章 港湾：流浪行星
注意事项
第8章 冰之世界
生命会怎么样
注意事项
第9章 开普勒186f：超级地球、群岛世界
注意事项
第10章 格利泽1214b：水之世界
海洋世界
水之世界
蒸汽和冰之世界
注意事项
第11章 地球上的生命
自然选择
化学演化
在哪里诞生
何时诞生
如何诞生
对系外行星的影响
第12章 搜寻地外生命
寻找火星上的生命
进入银河系
那么系外卫星呢
如果真的看到了，我们肯定能认出来吗
第13章 搜寻地外智慧生命
格林班克会议与德雷克公式
如今的德雷克公式
智慧生命
地外文明搜寻计划
德雷克公式可能毫无指导意义吗
我们应该继续搜寻地外智慧生命吗
第14章 费米悖论
大过滤器
有一个大过滤器在未来等着我们吗
结 语
术语表

第1章 不再是祖辈时候的银河
宇宙，曾经是一个无比简单的地方。我们生活在一个宁静的太阳系中，九颗行星2环绕着一颗普通的恒星，一同淹没恒星系统的话，人们假想它们应该也很像我们的太阳系。那么其他恒星系统中是否可能有生命存在呢？人们既友好地质疑它们的存在，又同时深深沉浸于《星际迷航》和《星球大战》这样的故事和遐想之中。在这些科幻探险故事里，银河系总是居住着有趣（也常常具有攻击性）的生命—而且还会说英语。然而，一个不争的事实是：我们在很长一段时间里只知道唯一一个恒星系统，我们置身于“孤证的诅咒”之中。
无论是一个恒星系统还是一种蝴蝶，如果你对一种东西只知道唯一一个样本，很自然的猜测就是，下一个找到的这类东西一定和之前这种一样。还是以蝴蝶为例，如果你只见过帝王斑蝶这一种蝴蝶，那么很自然地，你会认为所有蝴蝶都应该是这样巨大的、橙色的，而且还会每年迁徙到加利福尼亚州某个固定的地方去。那么，当你一旦见到菜粉蝶这种小个头、白色的，而且不迁徙的蝴蝶时，会很自然地感到迷茫和困惑。这时候，你的科学家同行会开始争论，认为你看到的菜粉蝶压根就不是蝴蝶，而只是一种甲虫而已。但最终，等到你更进一步探索这个问题后，会发现菜粉蝶只不过是一个开端，自然界其实有数千种不同种类的蝴蝶—通向一个复杂而多样到令人惊讶的新世界的大门，已经缓缓打开了。你终将意识到，自己最初的那个认为世界上只有一种蝴蝶的观念，不仅完完全全是错的，而且阻碍了你探索这个复杂的真实世界的脚步。
在本书里我们将会看到，人类近期对系外行星，也就是对宇宙中太阳系之外的其他行星的探索过程，其实和上面这个认识蝴蝶的故事极其相像。仅仅在30年前，大多数科学家还认为可以以我们所知的物理和化学规律为基石，来完美地解释太阳系中天体的起源和演化。根据这些规律，我们曾经认为任何其他恒星系统中的行星也一定是这么分布的：内侧是小型岩质行星，外侧是巨大的气态行星—就像太阳系那样。然而，正如认识蝴蝶的比喻一样，我们打从一开始就在以预先设定的观念来探索太阳系以外的世界。也正如蝴蝶的故事中一样，当我们真的看到了外面的世界之后，也终将被这个世界令人惊讶的复杂和多样所折服。
行星带来的惊喜令人应接不暇。甚至在我们走出“自家后院”，探索太阳系外之前，对太阳系的认知就经历了巨大变革。我们开始发现，不同于那些安静地环绕太阳运转的行星，外太阳系的卫星别有一番洞天。举其中一个例子，木星的卫星木卫二的冰层之下，其实有一个广阔的液态水海洋，这让它一跃成为科学家试图寻找地外生命的热门天体。除此之外，我们还从木星的其他卫星、土星的卫星土卫二，甚至冥王星的冰层之下发现了液态水海洋。也就是说，液态水似乎并不是地球所独有的，甚至仅仅在我们的太阳系中都广泛存在。过去那个“液态水只能存在于天体表面”的固有观念，则完全是错误的。
当我们开始探寻太阳系更外围的区域时，一切变得更加有意思了。我们会在第4章简单介绍冥王星“降级”的故事，不过事实是，冥王星的降级其实打开了太阳系中一个新世界的大门。这个叫作柯伊伯带的地方，是一个盘状分布、延伸到冥王星以外的小天体聚集地。柯伊伯带以荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯（1905—1973）命名，他在1951年对这个区域的存在做出了重要的理论推测。尽管在这之前，人们已经知道这个盘状区域很久了，但那时候普遍认为柯伊伯带天体远没有太阳系内侧的几颗行星那么重要。确实，本书的其中一位作者詹姆斯·特赖菲尔就曾经把柯伊伯带比作一座重要的大厦完成后留下的边角料。
然而，在天文学家发现柯伊伯带确实是诸多矮行星的发源地，而非仅仅是一些无足轻重的小石块群之后，这一态度迅速发生了改变。在这些矮行星中，有些大小和冥王星相当，有些甚至还有卫星。如今，一些天文学家估算这里可能有几十颗矮行星，数目力压太阳系中包括地球在内的行星。换句话说，在我们“走出”太阳系之前，“九大行星环绕太阳运转”的固有认知就已经被打破了。这一事件中的主角冥王星，则从被拒之门外的孤独“降级者”，转而华丽变身为未知新世界的“领跑者”。
寻找系外行星
人类搜寻环绕其他恒星的行星已有很长的历史，我们将在第3章详细讨论搜寻系外行星的种种困难和问题。尽管如此，你还是可以想象到，当我们在1992年终于找到第一个这样的行星系统时有多么惊喜。这些新发现的行星虽然确认无疑是存在的，但它们所环绕的母恒星却不是一颗通常意义上的“恒星”，而是一颗脉冲星。脉冲星是一种体积很小、密度极高、快速自转的天体，是巨大的恒星在超新星爆发之后留下的残骸。超新星爆发事件标志着某些类型的恒星演化的终结，剧烈的爆发会把大量物质“炸飞”，散逸入宇宙空间。可以想象，如果有行星不幸环绕着这样的恒星将会面临怎样的命运—它会被完全摧毁。也就是说，这个发现了行星的系统中本不应该有行星存在。
发现

1.了解系外行星及科学进展的最佳读物。系外行星科学是当前天文学最热门和最前沿的研究领域之一，也是其中发展最快的一门学科。2019年诺贝尔物理学奖就授予了“发现环绕太阳类的恒星运转的系外行星”的两位天文学家。
2.由“一线”行星科学家和屡获写作奖的物理学家共同完成。行文简明扼要，所描述的五种系外行星的想象之旅均来自观测实证和理论推断，兼具知识性与趣味性。
3.译者为行星科学博士，长期从事科普工作，译笔严谨，质量上乘。同时补充了最新的系外行星科学研究成果及探索项目进展，丰富了原书的内容。
4.适合各个年龄段的读者，即使你不是天文爱好者，只是关心人类未来命运的人，本书都是为你而写。

过去几年中，我们对宇宙的知识呈爆炸式增长，尤其是对地球以外多元世界的认识与日俱增。美国国家航空航天局（NASA）于2009年发射开普勒探测器，至今发现了近3000颗系外行星。每天都有更多的系外行星被发现，比数量更引人注目的是它们的多样性。本书展示了这些难以想象的世界：围绕脉冲星公转的行星、由钻石制成的行星、主要由水组成的行星，以及在无垠的太空中徜徉的流浪行星。
本书运用通俗易懂的语言，带领读者探访最新发现的系外行星，描述它们的知识来自观测实证和理论推断。这些新世界的丰富性和复杂性足以改变我们对宇宙形成的认识，打破固有观念，也将更新我们对自己在宇宙中所处位置的看法。寻找系外行星的意义在于搜寻地外生命和宜居行星，无论未来等待我们的是继续沉默的宇宙还是大过滤器，人类都不会停下探索的脚步。