當30多萬(wan) 年前

最早的人類成員

第一次抬頭仰望星空時

對宇宙的好奇與(yu) 探索

便永遠種在了我們(men) 心底

（措學仁瑪的星空，攝影師@南卡）

▼

從(cong) 第一台望遠鏡

到遨遊在地球上空的哈勃

我們(men) 窺探宇宙深處的瑰麗(li) 圖景

（今年迎來“30歲生日”的哈勃望遠鏡，圖片來源@NASA）

▼

從(cong) 直徑幾米的天線

到口徑500米的“天眼”

我們(men) 接收可能來自地外文明的訊息

（近日宣布開始地外文明探索的“中國天眼”——FAST，攝影師@李子韜）

▼

從(cong) 第一個(ge) 緩緩升空的熱氣球

到咆哮著飛天的大火箭

我們(men) 拓展著人類的視野

（長征五號B首飛成功，攝影師@陳肖）

▼

從(cong) 第一顆人造衛星

到龐大的國際空間站

我們(men) 在開拓著新的家園

（從(cong) 發現號航天飛機上拍攝的國際空間站，圖片來源@NASA）

▼

人類本身

也在無數先驅的帶領下

不斷向太空邁進

（1961-2018年曆年進入太空人數，製圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

如今

哈勃望遠鏡

迎來自己的“30歲生日”

“中國天眼”FAST

正式開啟了地外文明的探索

長征五號B火箭

成功發射升空

一個(ge) 宇宙大發現的時代

才剛剛開啟

我們(men) 為(wei) 什麽(me) 要探索宇宙

宇宙中又有些什麽(me) ？

讓我們(men) 親(qin) 自從(cong) 地表出發

飛向星空的盡頭

去尋找答案

01家園旅程的開始

是我們(men) 自己的家園——地球

從(cong) 高空俯瞰

一切細節都被抹去

這顆行星顯露出它的本色

板塊運動

為(wei) 它帶來永不停歇的活力

（俄羅斯千島群島馬圖阿島上的火山爆發，圖片來源@NASA）

▼

覆蓋地表70%的水

是生命活動不可或缺的介質

（衛星影像展示了太平洋加利福尼亞(ya) 寒流中浮遊生物的複雜分布，圖片來源@NASA）

▼

大氣和磁場

保衛著我們(men)

免受過量輻射的傷(shang) 害

保持著地表適宜的溫度

更重要的是

大氣中的21%是氧氣

大多數地球生物賴以生存

（上海上空的風暴，攝影師@何煒）

▼

大氣運動帶來了降水

有雨水滋潤的地方

植被繁茂、動物成群

（壩上草原羊群，攝影師@朱哲）

▼

大地表麵

人類的城市

整齊劃一

（洛杉磯，攝影師@陳劍峰）

▼

38萬(wan) 千米

我們(men) 進入月球軌道

荒涼的月麵上

阿波羅登陸的遺跡清晰可辨

這裏的大氣極為(wei) 稀薄

這些痕跡將孤獨地留存數萬(wan) 年

（NASA的月球勘測軌道器在距離月麵僅(jin) 24千米處拍攝到的阿波羅11號登月遺跡，圖中LM所指的是登月艙，其周圍的月麵上可以看到黑色的線條，那些是宇航員移動的痕跡，其它箭頭所指為(wei) 科學儀(yi) 器放置的位置，圖片來源@NASA）

▼

7800萬(wan) 千米

地球的“孿生姐妹”——火星

進入視野

它曾有過泛濫的洪水

和劇烈的火山活動

但如今

它的大氣和水流失殆盡

隻剩下隕石坑、火山、沙丘

（火星水手穀，圖片來源@Kevin Gill）

▼

6-13億(yi) 千米

穿越火星和木星之間的小行星帶

躲過這裏四處亂(luan) 飛的石塊

我們(men) 來到了外太陽係

這裏是“巨人”的世界

木星

體(ti) 積有地球的1300多倍

表麵是氫元素組成的大氣

大氣之下壓力增大

氫氣變為(wei) 液態金屬氫“海洋”

最內(nei) 部是岩石和冰組成的內(nei) 核

（木星大氣，圖片來源@NASA）

▼

土星

情況和木星相似

氣態和液態氫外層占據了大部分體(ti) 積

使得土星的密度僅(jin) 有0.69克每立方厘米

比水還要輕

（卡西尼號拍攝的土星及其巨大光環，這個(ge) 距離上看地球隻是一個(ge) “黯淡藍點”，圖片來源@NASA）

▼

在這兩(liang) 顆巨行星的周邊

有著數十顆衛星環繞

儼(yan) 然是縮小版的太陽係

這些衛星大多表麵凍結

但在冰麵之下

很可能存在液態水

（木衛二地表被冰層覆蓋，冰上的紋路在太空中亦可見，仿佛盤根錯節的植物根係，而冰麵之下很有可能有液態水，圖片來源@NASA）

▼

有的則擁有濃密的大氣

地表形成了充滿有機物的甲烷海

（土衛六地表可能存在甲烷海，圖片來源@NASA）

▼

59億(yi) 千米

這裏的天體(ti) 變得越來越陌生

天王星和海王星

兩(liang) 顆巨大的氣態巨行星闖入視野

因為(wei) 距離太陽過於(yu) 遙遠

它們(men) 的表麵溫度低至零下二百攝氏度

肅穆幽靜的巨大星體(ti) 和同樣冷漠的衛星

在黑暗中發出神秘的光芒

（海王星的“微笑”，其中較小的天體(ti) 是海衛一，照片由旅行者2號拍攝，圖片來源@NASA）

▼

然而

我們(men) 才剛剛邁出家門口

整個(ge) 太陽係

有著更加龐大的結構

（太陽係結構，製圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

海王星之外

無數的石頭、冰塊

組成了一個(ge) 寬約1500億(yi) 千米的區域

柯伊伯帶

（柯伊伯帶天體(ti) ，圖片來源@NASA）

▼

柯伊伯帶之外又數萬(wan) 億(yi) 千米

是籠罩整個(ge) 太陽係的奧爾特雲(yun)

數千億(yi) 顆質量更小的天體(ti)

在這裏遊蕩

（一顆從(cong) 奧爾特雲(yun) 飛入內(nei) 太陽係的彗星，圖片來源@NASA）

▼

然而在空曠的空間中

我們(men) 發現了一個(ge) 人造物

旅行者1號！

它正孤獨地向著星辰大海航行

這是迄今為(wei) 止

距離地球最遠的人類痕跡

（旅行者1號探測器進入星際空間的想象圖，圖片來源@NASA）

▼

告別旅行者1號

也就意味著離開了太陽係

告別了人類目前唯一的家園

前方

一個(ge) 光怪陸離的世界在等待著我們(men)

02異星1 -3000光年

太陽係外的空間中

充斥著塵埃和星際物質

但這裏同時也是一個(ge)

恒星世界

無數顆與(yu) 太陽大相徑庭的恒星

在這裏閃耀

( 恒星分類，製圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

與(yu) 太陽質量相當

或比太陽質量更小的恒星

按質量從(cong) 大到小分別屬於(yu)

黃矮星、橙矮星和紅矮星（G、K、M型恒星）

(一顆年輕的紅矮星及圍繞它旋轉的行星想象圖，圖片來源@NASA）

▼

比太陽質量大的

則被稱為(wei) 大質量恒星

它們(men) 溫度高

發出耀眼的藍光

(圖中央的藍色恒星是一顆巨星Zeta Ophiuchi，它向外發射的輻射和粒子吹動了周圍的塵埃，造成了漣漪，圖片來源@NASA）

▼

這些恒星並不孤獨

它們(men) 大部分“兩(liang) 兩(liang) 為(wei) 伴”

在彼此吸引下共同旋轉

被稱為(wei) 雙星

( 雙星係統開普勒-47想象圖，圖中發光的兩(liang) 顆為(wei) 兩(liang) 顆恒星，而在其周圍的是圍繞雙星旋轉的行星，左側(ce) 最近的行星為(wei) 開普勒-47c，是一顆氣態巨行星，右上角為(wei) 行星開普勒-47b，圖片來源@NASA）

▼

更有“三五成群”的

形成多星係統的

可以觀賞到三日同輝的景象

(從(cong) 係外氣態巨行星HD 188553 Ab的一顆假想衛星上看到的三星係統，圖片來源@NASA/JPL）

▼

但是

恒星並非這裏唯一的天體(ti)

在恒星的光芒中

偶爾會(hui) 出現一兩(liang) 顆黑色的“斑點”

那是一顆行星的陰影

這些行星圍繞恒星旋轉

組成了完全不同於(yu) 我們(men) 的恒星係

因此它們(men) 也被稱為(wei)

係外行星

( 行星開普勒-16b想象圖，它是首個(ge) 被發現的圍繞雙星係統運轉的係外行星，圖片來源@NASA/JPL）

▼

通過觀察恒星前的”黑斑“

我們(men) 發現在恒星世界之下

是一個(ge) 更加多樣的

係外行星世界

它們(men) 有的質量巨大

類似木星或海王星

被稱為(wei)

氣態巨行星或冰巨星

(一顆4倍於(yu) 木星質量的係外氣態巨行星想象圖，圖片來源@NASA）

▼

有的質量比地球小

距離恒星距離近

類似水星

表麵溫度高達700℃

(係外行星Kepler-20e是第一顆被發現的比地球小的係外行星，圖片來源@NASA）

▼

質量介於(yu) 地球1~10倍的

可能擁有岩石表麵

以及穩定的大氣層

它們(men) 被稱為(wei)

超級地球

( 紅矮星TRAPPIST-1和它的七顆類地行星想象圖，圖片來源@NASA）

▼

這些行星與(yu) 其母星的距離不同

有的距離很近

麵對母星的一麵

幾乎被烤焦

( 環繞其母恒星繞行的兩(liang) 顆行星TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c，距我們(men) 40光年，圖片來源@NASA）

▼

有的則距母星遙遠

像天王星、海王星一樣冰冷

（環繞恒星HR 8799的行星，圖片來源@NASA）

▼

距離適中的鳳毛麟角

它們(men) 很可能孕育出

類似地球上的生命

( 係外類地行星開普勒186-f想象圖，半徑約為(wei) 地球的1.17倍，且位於(yu) 紅矮星的宜居帶內(nei) ，圖片來源@NASA）

▼

通過開普勒望遠鏡的觀測

已經被確定的係外行星數量

多達

4241顆

（開普勒候選行星，圖中大的球體(ti) 是恒星，恒星表麵的黑點，是其行星在經過恒星時遮擋部分光線形成的陰影，通過這種方式，我們(men) 得以發現係外行星的存在，圖右上角是木星經過太陽時留下的陰影以供參考，恒星的顏色越偏藍其溫度越高，越偏黃其溫度越低，圖片來源@NASA）

▼

但是對於(yu) 整個(ge) 銀河係而言

我們(men) 所看到的這個(ge) 異星世界

還隻是一個(ge) 小小的角落

03銀河銀河係的天體(ti)

集中在直徑8萬(wan) 光年的巨大盤狀區域中

被稱為(wei) 銀盤

銀盤中間是一個(ge) 長1.3萬(wan) 光年的“棒子”

即星係棒

星係棒兩(liang) 端伸出4條“觸手”

即旋臂

（銀河係結構以及太陽係的位置，製圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

接下來

讓我們(men) 穿透旋臂

直達銀河係中心區域

3000-20000 光年

穿越旋臂十分危險

這裏擁擠而混亂(luan)

充滿氣體(ti) 、塵埃、輻射

以及大量恒星

（馬頭星雲(yun) ，圖片來源@Ken Crawford）

▼

當旋臂掃過星際空間

其中的物質被壓縮

大量新恒星形成

這些年輕的恒星組成鬆散的集團

稱為(wei) 疏散星團

( 昴宿星團，也叫七姊妹星團，攝影師@朱陽）

▼

20000-25000 光年

走向星係核心的最後一段路

我們(men) 將穿越星係棒

這裏恒星數量更大，密度極高

接近星係中心

恒星密度是太陽附近的500倍

恒星以難以想象的速度高速飛馳

（銀河係中心的恒星、塵埃和氣體(ti) 景象，圖片來源@NASA）

▼

25000 光年

銀河係的終極核心

一個(ge) 超大質量黑洞穩居C位

其質量是太陽的四百多萬(wan) 倍

它是整個(ge) 銀河係的王者

地位無法被撼動

它更是一個(ge) 吞噬萬(wan) 物的巨獸(shou)

如果恒星不幸誤入它的引力範圍內(nei)

將被殘忍撕碎、吞噬

（銀河係中心的黑洞，圖片來源@Gallery of Space Time Travel）

▼

銀河係中心

是名副其實的死亡陷阱

還是趕快逃離吧！

100000光年

我們(men) 調轉方向

離開銀盤

但銀河係並未結束

它的物質分布在十萬(wan) 光年範圍內(nei)

（銀河係影像，中心黑洞、銀盤和星團，圖片來源@NASA）

▼

銀盤之外並非空無一物

那裏的球狀星團

每一個(ge) 都由數十萬(wan) 顆恒星組成

這些恒星的平均年齡超過100億(yi) 歲

彼此間的引力

使它們(men) 高度聚集成球狀

(NGC 2419等球狀星團 ，圖片來源@ESA/NASA）

▼

這個(ge) 年邁而高密度的世界

並不適合行星的生存

有的行星與(yu) 母星失去引力聯係

淪落為(wei) “流浪行星”

漂泊在星際空間

(一個(ge) 類似木星的流浪行星想象圖 ，圖片來源@NASA/JPL）

▼

當我們(men) 離開球狀星團

就接近了銀河係的邊緣

現在

讓我們(men) 花點時間轉頭回望

銀河係的千億(yi) 顆星星

正在黑暗的背景中閃耀

（銀河係全景，圖片來源@Two Micron All Sky Survey）

▼

但我們(men) 的旅程尚未結束

銀河係之外

還有一個(ge) 更加龐大的星係世界

在等待著我們(men)

04宇宙254萬(wan) 光年

此時我們(men) 所在的位置

是距離我們(men) 最近的大型河外星係

仙女座星係

它擁有多出銀河係數倍的恒星

（仙女座星係，攝影師@秦建）

▼

銀河係、仙女座星係等眾(zhong) 多星係

組成了本星係群

本星係群又與(yu) 其它星係群、星係團

組成了本星係團

本星係團和其它星係團

組成了本超星係團

本超星係團又和其它超星係團

組成了可觀測宇宙

（宇宙中的星係示意，製圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

這個(ge) 龐大的星係世界

共包含著1000億(yi) 個(ge) 以上的星係

每一個(ge) 都是一個(ge) 獨立的世界

有的和銀河係一樣

中央有一個(ge) 星係棒

為(wei) 棒旋星係

（NGC 1300，圖片來源@NASA）

▼

有的則沒有星係棒

直接成旋渦狀

為(wei) 旋渦星係

（草帽星係M104，由於(yu) 側(ce) 麵對著我們(men) 所以呈現出這種特殊的模樣，圖片來源@Adam Block）

▼

有的沒有觸手一般的懸臂

整體(ti) 呈橢圓形

為(wei) 橢圓星係

（NGC 1316，圖片來源@NASA）

▼

有的則沒有固定的外形

為(wei) 不規則星係

（星係M 82，圖片來源@NASA）

▼

有的在中心

擁有活躍的超大質量黑洞

被稱為(wei)

射電星係

（射電星係Hercules，圖片來源@NASA）

▼

有的擁有劇烈的恒星形成活動

被稱為(wei)

星暴星係

（半人馬座A，中心擁有一個(ge) 超大質量黑洞，圖片來源@ESO）

▼

它們(men) 湧動、爆發、吸積、噴流、擾動

組成一個(ge) 個(ge) 奇異的世界

465億(yi) 光年

這裏

是我們(men) 可觀測的宇宙邊緣

來自古老星係的光芒在黑暗中閃爍

我們(men) 看到的影像來自幾百億(yi) 年前

它們(men) 如今變成了什麽(me) 樣

我們(men) 一無所知

旅程在此到達終點

回頭尋覓

連巨大的銀河係都已經不知所蹤

更不用提那顆小小的藍色星球

以及生活在其上的人類了

我們(men) 在宇宙中的位置

正是如此微不足道

（哈勃超深空場，拍攝到最古老的星係，圖片來源@NASA）

▼

然而

也正是通過這樣的探索

我們(men) 認識到地球的不可替代

認識到的生命的珍貴

和文明的稀有

作為(wei) 宇宙中擁有文明的一個(ge) 物種

我們(men) 又是何其幸運

（德雷克方程，生命和文明的出現需要滿足極為(wei) 嚴(yan) 苛的條件，製圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

現在

讓我們(men) 返程

走出星係的“迷宮”

回到眾(zhong) 星閃爍的銀河

通過無數奇特的異星世界

在那條普通的旋臂上

找到那顆普通的恒星——太陽

再經過早已熟悉的

海王星、天王星、土星、木星、火星

回到了我們(men) 當下唯一的家園

地球！

（地球，圖片來源@NASA）

▼

腳下

是堅實的大地

耳邊

是微風與(yu) 鳥鳴

你我的生活繼續

忙忙碌碌、雞毛蒜皮

但請記住星空教會(hui) 我們(men) 的事

謙卑地看待宇宙

謹慎地對待地球

本文創作團隊

撰稿：成冰紀

編輯：張楠

圖片：任炳旭

設計：鄭伯容

審校：雲(yun) 舞空城、haibaraemily、劉博洋

封麵圖來源：NASA/JPL
 

P.S. 本文主要參考文獻：

[1]蘇宜. 天文學新概論[M]. 科學出版社, 2009.

[2]胡中為(wei) ，徐偉(wei) 彪. 行星科學[M]. 科學出版社, 2008.

[3]（英）羅德裏·埃文斯. 天體(ti) 寫(xie) 真[M]. 北京聯合出版公司, 2017.

[4]（美）麥克米倫(lun) . 太陽係和地外生命探索[M]. 機械工業(ye) 出版社, 2016.

[5]田豐(feng) . 宜居環境與(yu) 地外生命[J]. 科學通報, 2016.

[6]NASA係外行星檔案，網址：https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/index.html

[7]係外行星百科，網址：https://exoplanet.eu/

[8]NASA開普勒項目網站，網址：https://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/main/index.html

The End

星球研究所

一群國家地理控，專(zhuan) 注於(yu) 探索極致世界

文章版權歸原作者所有，侵聯刪。

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【科學防控】，學習(xi) 疫情相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【科普小達人】，報名參賽贏取萬(wan) 元大獎