第六章 如此多的太陽，如此多的世界
我們替宇宙想出多麽驚訝和不可思議的設計!如此多的太陽，如此多的世界……
克裏斯蒂安·惠更斯(Christian Huygens)《對行星世界的新臆測，它們的居民及其產生過程》
(New Conjectures Concerning the Planetary Worlds, Their Inhabitants and Productions，約1670年)
1995年12月，繞木星軌道運轉的“伽利略號”宇宙飛船放出了一顆子探測器，探測器進入洶湧澎湃的木星大氣，死於烈火中。在邁向死亡的途中，它不斷地向地球傳送無線電信號，報告沿途測到的數據。之前，有4艘宇宙飛船在路過木星時也曾檢測過它，也用在地麵的和在太空的望遠鏡觀察過這顆行星。木星和由岩石及金屬組成的地球截然不同，它的組成物大部分是氫和氦。其體積大到可以裝得下1000個地球。木星深處的壓力大到可以把電子從繞氫原子核的軌道中擠出，從而把氫變成很熱的電導體，稱為金屬氫(metallic hydrogen)。人們認為這就是木星放出的能量2倍於它接收到太陽能量的原因。人們認為伽利略號放出的子探測器在穿越最深處時受到的打擊，很可能不是來自太陽的能量，而是木星內部所放出的能量。木星的核心似乎是岩石和鐵，其質量比地球的核心質量要大上許多倍，它的外麵是一層厚厚的氫和氦。探測金屬氫地區非人類能力所及，至少在往後數世紀或數千年內都不可能，更不用說探測那岩石組成的核心了。
木星內部的壓力太大，我們很難想象那裏會有生命，即使是某種和我們全然不同的生命。有幾位科學家，包括我在內，純為有趣，假想有一種可以在類似木星的大氣中演化的生態係統，就像魚和微生物在地球上的海洋中生存一樣。在這種環境之下，生命的誕生恐怕是件極其困難的事情，不過我們知道彗星及小行星的撞擊可以把各世界表麵的物質從一個世界傳到另一個世界，甚至可能將早期地球上演化出的原始生命形態傳送到木星上。當然這隻是一種猜測。
太陽和地球間的平均距離為1個天文單位距離(astronomical unit，AU)，約1.5億千米。木星和太陽的距離約為5個天文單位。如果不是因為木星內部放出的熱量，及其厚厚的大氣產生的溫室效應[37]，整個木星的內部溫度將達到-160℃。木星衛星的表麵溫度約為這麽低。對生物來說，這太冷了，根本無法生存。
星雲假說被證實
木星及太陽係中其他行星的軌道都在同一平麵上，好像留聲機唱片上的紋路一樣。為什麽會這樣？為什麽軌道平麵不互成夾角？艾薩克·牛頓(Isaac Newton)，這位首次解釋了引力如何使行星繞日旋轉的數學天才，也無法解釋為什麽這些軌道幾乎在同一平麵，他由此斷言：在太陽係誕生之初，上帝把所有的行星都放在同一平麵上。
到後世，數學家皮埃爾·西蒙·拉普拉斯侯爵(Pierre Simon the Marquis de Laplace)，以及著名的哲學家伊曼努爾·康德(Immanuel Kant)才揭示出，不用上帝的協助，這些軌道幾乎在同一平麵上的原因。出乎意料的是，他們正是應用牛頓發現的物理原理才發現的。康德-拉普拉斯假設的簡介如下：想象在星球之間，分布著呈不規則狀、緩慢旋轉的含塵星雲，宇宙中有許多這類星雲。如果含塵星雲的密度夠高，則分布各處的星雲彼此間產生的引力足以抑製它們不規則的運動，這時星雲就會開始收縮。此時，它的旋轉就會加快，這就像花式溜冰運動員在旋轉時，如果收回伸出的手，其轉速就會增加一樣。急速的旋轉不會阻止旋轉軸方向收縮崩塌的星雲，但會阻止位於旋轉平麵的氣體收縮。本來是一團不規則形狀的星雲，就會變成一個碟形的物體。因此，在碟形物體上聚集形成的行星的旋轉軌道都會在同一平麵。隻用物理定律就可以解釋了，不用借助超自然的神力。
可是，預測在行星形成前存在這種碟形星雲是一回事，真正探測到這種碟形星雲又是另外一回事。在發現類似銀河星係的其他旋渦星係後，康德認為這些星係就是他所預測的形成行星前的碟形星雲，因而聲稱“星雲假說”(nebula hypothesis， nebula是希臘文的星雲)已被證實。但是，後來發現這些旋渦星係其實是離我們極遠且布滿星球的星係，而不是恒星和行星誕生的地方。
要找到真正繞星旋轉的碟形星雲很不容易，要等到一個多世紀後，有了新儀器的助力，包括繞地球軌道的天文觀測台，星雲假說才真正被證實。當我們觀測類似太陽的年輕恒星(和45億年前的太陽相似)時，我們發現有一半左右的此類星球都被碟形的氣體及塵埃包圍，還有些恒星的附近好像沒有遍布的塵埃，似乎行星已經在那兒形成，吞下了其間的物質一樣。這不算是絕對的證據，可是它給了我們一個強而有力的啟示，像與太陽類似的恒星，經常(還不能說毫無例外)有伴星左右相隨。這類發現擴大了銀河星係中伴有行星的星球數(預計有數十億)。
可是，怎樣觀測這些行星呢？當然，恒星離我們的距離極遠、極遠——最近的恒星離我們幾乎有100萬個天文單位，再說，行星的光來自反射的恒星星光，所以遠比恒星的光微弱。我們的科技正在飛速發展，我們至少可以在鄰近恒星的附近看到像木星那樣的大行星吧。如果無法在可見光範圍看到，我們也許可以在紅外線範圍看到行星？
發現第一個太陽係外的行星
最近數年間，我們進入了人類史的新時代，我們已有能力觀測到其他恒星的行星了。第一顆被觀測到並得到證實的行星位於一顆出乎意料的星球周圍，其編號為B1257+12。這是一顆急速旋轉的中子星，是一顆質量比太陽更大的星球在極壯觀的超新星爆炸後留下的遺體。[38]中子星的高磁場把電子限製在固定軌道上，產生了一種類似燈塔放出的信號——將電磁波以旋轉的周期發送到星際空間。時不時地會有電磁波傳到地球——每隔0.006 218 531 938 818 7秒就收到一次。這就是為什麽B1257+12會被稱為脈衝星(pulsar)。其旋轉周期規律得令人驚訝。正因為它周期的高精確性，亞曆山大·沃爾茲森(Alex Wolszczan)，現任美國賓夕法尼亞大學教授，才能找到周期中的一些“小故障”(glitches)——最後幾位小數的不規則變化。
這些不規則變化起因為何？是不是類似地震的“星震”(starquarke)？還是中子星上發生過其他事件？經過多年的觀測，他們發現這些不規則變化也有其規則，這些不規則變化來自3個繞此中子星旋轉的行星：行星在哪裏就把中子星朝那裏拉，行星運動到別的地方就把中子星往別的地方拉，這麽拉拉扯扯就使主星動了一點，而這些小運動就在主星的周期中顯示出來。用天體力學計算結果的精確程度既令人驚歎又讓人信服：沃爾茲森由此發現了第一個太陽係以外的行星。而且這些行星還不是木星級的大行星。其中兩個可能隻比地球大一點，而它們繞此中子星的軌道距離也和地球繞日的距離差不多，大約1個天文單位。我們是否會在這些行星上找到生物？答案頗讓人失望：幾乎不可能。這是因為這顆中子星不停地放射出很強的帶電粒子，將這些和地球大小差不多的行星的表麵加熱到水沸點以上。這顆中子星離我們的距離約為1300光年，我們親自去那裏看看的可能性很小。這些行星到底是躲過形成此中子星的超新星劇烈爆炸而殘存下來的星球，還是從這次超新星的爆炸中重新聚集形成的新行星？這到現在還是一個謎。
多普勒效應
在沃爾茲森的劃時代發現後不久，又有人發現了好幾顆繞星的行星體〔主要的發現人是在加州舊金山市州立大學的傑弗裏·馬西(Geoff Marcy)及保羅·巴特勒(Paul Butler)，他們發現的主星都是類似太陽的星體〕。這些行星是通過傳統的望遠鏡尋找我們鄰近星球光譜中的微小變化找到的。有時，一顆星球似乎在朝我們而來，過一陣子又離我們而去。這種運動可以引發光波波長的變化，稱為多普勒效應(Doppler Effect)。多普勒效應就像一輛汽車按著喇叭經過時，朝我們而來時喇叭聲較高，離我們而去時喇叭聲較低。光譜存在這樣的變化，就說明有一些行星體在拉扯這顆主星做些小運動。我們再一次通過計算上的預測——從觀測到的星球周期性運動推斷出一顆行星體的存在——發現了一個看不見的世界。
以下這幾顆星都有行星體環繞：飛馬座51號恒星(51 Pegasi)、室女座70號恒星(70 Virginis)、大熊星座47號恒星(北鬥星座，47 Ursae Majoris)。1996年，科學家又在以下星球周圍發現了行星體：巨蟹星座55號恒星(55 Cancri)、牧夫星座τ(τ Bootis)，及仙女星座(Upsilon Andromedae)。大熊星座47號恒星和室女星座70號恒星都可以在春天的夜晚用肉眼看到。按照與地球的距離算來，它們都是地球的鄰近星。這些恒星的行星質量，小的還沒有木星大，大的是木星的數倍。最令人驚訝的是，這些行星十分接近其主星。飛馬座51號恒星離其行星的距離隻有0.05個天文單位；在大熊星座中，恒星與行星的距離隻有兩個天文單位；當然很可能還有未發現的類似地球大小的行星，可是這些行星的分布情形和太陽係頗為不同。
多個太陽係
在我們的太陽係中，類似地球的小行星都在內部軌道，而類似木星的大行星都在外部軌道。而在這些新發現的太陽係，木星級的行星好像都在內部軌道。為何如此，至今不詳。我們甚至不知道這些行星到底是不是真的類木行星——就是說有一個類似木星的岩石和鐵的核心，有極厚的氫及氦的大氣，在深處氫被壓縮成金屬氫。我們知道，即使距離太陽0.05個天文單位，木星由氫和氦組成的厚厚的大氣也不會被蒸發掉。這樣的行星不太可能是在星係的周邊形成後，再慢慢“踱步”到內部軌道上的。可是，早期形成的大質量行星也許受到星雲氣體的阻力，而減緩了它們的運動，因而在靠近主星的位置盤旋。大多數的專家都認為木星級的行星不可能在離主星這麽近的距離形成。
為什麽？我們認為木星形成的過程大致如下：在星雲外圍溫度較低的地方，有許多冰和岩石的凝固體(可以看成小行星或小世界)。這些凝固體和現在觀測到的彗星，或在太陽係外圍的主要成分是冰的小衛星很類似。這些脆弱的小世界以低速互相碰撞，碰撞後粘在一起，從內往外不斷擴大形成木星，其引力足以吸聚星雲中的氫和氦。相反，我們認為主星附近的溫度很高，根本就不存在冰，上述行星形成的過程無法進行。不過我認為，也許有些星雲的主星附近溫度比水的冰點還要低。
無論如何，有地球質量大小的行星繞脈衝星旋轉，以及有4個新發現的木星級行星繞類似太陽的星球旋轉，就給了我們一種啟示，也許我們的太陽係並非獨一無二的。這就使我們想要建立一般的行星係統起源理論，以解釋各種不同行星係統的起源。
天文學家最近利用一種叫作天文測量學的方法發現了2個類地行星，可能有3個，正圍繞一個與我們太陽十分鄰近的星體旋轉。這顆星體的編號是拉蘭德(Lalande)21185號。多年來，天文學家持續記錄下它的精確運動軌跡，任何來自行星拉扯的小運動都被仔細記下。利用這些不規則的小運動，我們就可以發現繞它旋轉的行星體。然後我們就有了一個我們熟悉的，或者至少有點熟悉的，類似太陽係的外星太陽係。看起來，星際空間中有兩大類行星係統。
尋找新天新地
關於類木行星上是否可能存在生命，我隻能說其可能性和木星上存在生命的可能性差不多——幾乎不可能。可是，這些類木行星很可能有衛星，就像我們的木星有16顆衛星一樣。因為這些衛星跟它們的行星一樣，離主星很近，所以這些衛星的溫度可能很溫和，例如室女座70號恒星的類木行星。這些星球距離我們隻有35~40光年，從星際間的距離來說，這已經算是很近的了。我們至少可以夢想，有朝一日，我們會發射非常高速的宇宙飛船去拜訪它們，返回的數據可以交由我們的後代去分析。
同時，還有很多其他技術正在湧現。除了測量脈衝星的自轉周期突變及探測星體波長變化的多普勒效應外，我們還有地麵幹涉儀或更高級的太空幹涉儀[39]﹔能消除大氣氣流擾亂影像的地麵大型望遠鏡[40]﹔利用遠處大質量的天體引起的引力透鏡原理進行地麵觀測[41]﹔精確度極高的太空望遠鏡，能觀測到因行星在主星前麵走過，擋住極小部分星光而引起的極微小的光度變化。在未來數年中，這些技術都很可能實現實際應用。所以，我們可以希望未來能收獲一些很重要的探測結果。我們現在已瀕臨能在數千鄰星之間巡弋穿梭的時代，可以探尋這些星的伴星。對我而言，在下個10年中，我們大概可以得到有關於銀河星係中，太陽係之外的上百個行星係統的信息——也許，在這些外星的太陽係(指非太陽係的行星係)中，甚至可能會出現幾個小小的藍色世界，有海洋、氧氣及大氣層，以及奇跡的生命跡象。
[1]約翰尼·卡森的《今夜秀》曾創下美國電視史的紀錄，播出了20年。他專請名人來，開些好笑而無傷大雅的玩笑，很受大眾歡迎。卡森於2005年過世。
[2]在福爾摩斯的電影中，華生變成個傻助手，破案後總莫名其妙，每次破了案，福爾摩斯給華生解釋時，開口白就是“It is elementary, my dear Watson.”(我親愛的華生，這太簡單了。)人們喜歡這腔調，因而這句話很流行，到現在還很流行。
[3]卡格尼在銀幕上並沒有說過這句話，唯一和這句話有些相似的是1932年《出租車!》中的台詞：“出來受死吧，你這個肮髒的、黃肚子的老鼠，要不然我會把你從門裏揪出來!”
[4]出自《卡薩布蘭卡》的對白。但實際沒有人說過這句話，實際台詞是“You played it for her, you can play it for me!”(你為她彈過，你可以為我彈!)劇中隻有過類似的台詞“Play it once, Sam”(彈一次吧，山姆)“Play it, Sam”(彈吧，山姆)。
[5]20世紀90年代數據。
[6]旅行者1號和旅行者2號是1976年美國發射的宇宙探險宇宙飛船，從火星、木星、土星、天王星，一直探測到海王星，一共走了20多年。我們對這些行星的認識都來自這兩架宇宙飛船。現在它們穿越太陽係最外圈的行星和矮行星(海王星及冥王星)，向星際空間運行，速度約每小時6萬千米。
[7]人們正常講話時沒有這個問題。這是因為人耳接收聲音信號的頻率範圍在20~20 000赫茲，而這些爆破音(如b、p、c等)在拚讀時，其區別就在爆破發聲的音前聲，這些音前聲的頻率都很高，在4000赫茲以上。一般的麥克風頻率都不高，而差一點的揚聲器(如廉價電視機中用的)的頻率也不行。因此，在講電話時peter和beter往往分不清，因此西方發明了一套方法，以單詞代字母以區分，例如a念成able， z念成zebra等。由於這個頻率的問題，電視節目中的發音就和普通發音稍為不同。如果有很易混淆的單詞，如billion、million就加上注解，或如薩根做的，強調爆破音。
[8]在裏根總統時代，智囊團提議，在地麵造一個威力奇大無比的激光武器，如有導彈打過來，就可用激光摧毀它。當時，有一個極為流行的電影係列，《星球大戰》(Star Wars)，其中就有激光武器，因此這個計劃有了一個別名——星球大戰計劃。從科學技術的觀點來看，此計劃的可行性很小，可是裏根說服了國會啟動這項計劃。
[9]此處指的是英國烏雪主教所推斷的宇宙年齡。這位主教把《聖經》中創世紀提到的人的年齡加起來，斷定宇宙在公元前4004年誕生。
[10]金塔納羅奧州是墨西哥東南部一個人口稀少的州，在科巴區有瑪雅人留下的古代建築遺跡。
[11]印度教認為所有的生命都在一個大轉輪上，這轉輪從生的一麵轉到死的一麵。自生到死，自死到生，輪回不已。以此理推，宇宙也有輪回。這看上去似無邏輯聯係，可是愛因斯坦相對論的宇宙論中有一流派有類似的看法。
[12]約瑟夫·傅裏葉著名的法國物理及數學家，最著名的貢獻是把數學函數用三角函數表示出來(叫作傅裏葉分析，Fourier Analysis)。此方法是現在分析數據的核心方法，其應用也涉及常用家用電器，如音響、電話、電視等。他也是熱學的始祖。
[13]綠色革命(green revolution)是20世紀60年代開始流行的一個詞語，是發達國家在第三世界國家開展的農業生產技術改革活動。
[14]水植法(hydroponics)是一種無土耕耘法，把植物的根浸在含有養料的水中。理論上可以在沙漠中耕耘，可是成本很高，而且沙漠中本來就缺水，供應不足。
[15]在另一書《暗淡藍點》(Pale Blue Dot)中，本文作者提及人類移居太空及其他行星的可能，這種移居叫作地外移居。
[16]“人口轉變”是湯普遜於1929年提出的理論，它試圖解釋19世紀以來發達國家的人口變動情況。根據這一理論，隨著經濟發展和醫療生活條件的變化，世界人口的增長大體經曆了高出生率與高死亡率並存、死亡率下降但出生率仍維持較高水平和出生率與死亡率同時下降3個階段。
[17]一個原子的原子核中的質子數目和繞原子核的電子數目相等，因此原子不帶電。因為中子也不帶電，可以自由進入原子核，原子核吸收了中子後，就成為另一種原子核，該原子核可能不穩定，從而衰變或分裂。
[18]在第二次世界大戰時，愛因斯坦已定居美國，當時西拉德及兩位物理學家力勸愛因斯坦上書羅斯福總統，請求總統撥款研究製造原子彈。造原子彈的主要原因是，他們懼怕德國會先行一步造出原子彈。羅斯福總統收到信後，考慮到愛因斯坦的聲譽，在和幕僚商討後，決定施行原子彈計劃。
[19]都靈裹屍布是一片很古老的麻布，4.4米長，1.1米寬，上有一個人像，是十字軍東征時一位騎士從中東帶回的。傳說它是耶穌基督的裹屍布，一直留在意大利都靈的一座天主教堂中，因而得名。它的曆史隻可追溯到1350年，上麵有一個被十字架釘死的人像。天主教會始終沒有正式承認或否認這是和耶穌基督有關的聖物。按照研究《聖經》的專家的解說，《聖經》上關於耶穌基督死後屍體處理的描述，不符合能成像的假設。1988年，由梵蒂岡的教廷出資，人們從裹屍布上取了樣品用作碳十四同位素測定，發現裹屍布的材料不可能早於1260年，因此它不可能是耶穌基督留下的。
[20]瑪雅(Maya)人和阿茲特克(Aztec)人都是在西班牙入侵美洲前，住在墨西哥地區的印第安人原住民。他們的文化幾乎全被西班牙入侵者所毀。現在這兩族語言還在墨西哥南部通行。
[21]此處是拿美國球隊隊名來開玩笑。“紅衣主教隊”的隊名其實和紅衣主教無關，Cardinal是紅衣主教，也是美洲一種紅雀。球隊是以這種紅雀為名。
[22]美國大學的橄欖球隊經常飽受批評，因為，即使是入學資格極嚴的好大學，對於好的高中橄欖球健將，也不惜降低入學門檻，以優厚的獎學金將其招攬進校，甚至還為他們提供免費補習，以幫助他們通過考試，留校代表學校打球。因此許多人看不起學校校隊的隊員，認為他們是“四肢發達，頭腦簡單”的笨蛋。
[23]在英語俚語中，“redskin”(意為“紅皮膚”)一詞指北美的印第安人，且逐漸發展出了貶義。《牛津英語詞典》稱，這個詞“非常有冒犯性”。於2020年7月14日紅人隊宣布更名。
[24]這事後來是這樣處理的：阿卜杜勒-勞夫答應在奏國歌起立，但他以禱告代替唱國歌。
[25]獵狐是一種無目的的遊戲，在春季，貴族們穿上騎裝，騎著名種的馬，帶著好看的獵槍、梳洗幹淨的獵犬，先放走一隻狐狸，然後集體去追獵狐狸。遊戲的目的不在於捕獲狐狸，而是炫耀自己的騎裝、馬色、獵犬等。這是無所事事、一無所長的貴族們的遊戲，因此受到王爾德的諷刺。英文原文是“The unspeakable in full pursuit of the uneatable.”，用了押韻的兩個詞。這是英文的特色，語氣無法譯出。Unspeakable意思是太糟糕或太讓人震驚，以至無法用語言表達。原句就是說，一無所長而有錢的貴族們沒事做，因此想出這種遊戲，集體去獵捕那毫無價值(不可吃)的狐狸。
[26]20世紀時，美國飲食簡單。當時美國盛產牛肉跟馬鈴薯，因此人們以這兩種食物為主食。第二次世界大戰後，美國人開始接受其他國家的食品，而且基於健康的原因，已經開始大量增加素食和魚類。現在，隻吃牛肉和馬鈴薯的人被看成頭腦簡單的人。此處“meat and potato”用來意指當時生活簡單。
[27]更新世是最近的地質年代，距今約260萬年前至1萬年。這一時期絕大多數動、植物屬種與現代物種相似。人類也在這一時期出現。
[28]比中央C音高1音階的頻率是526赫茲，高2音階的是1052赫茲。
[29]19世紀，美國西部在開拓時，混亂不堪，盜賊橫行。在盜賊橫行的地方，看見可疑的人，就先掏出槍來，覺得情形不對，就先向對方開槍，因此就流行這句話“Shoot first, ask questions later”。
[30]聽得到的原因是，一名航天員發出的聲音，使頭盔的外殼發生了振動，如果兩名航天員的頭盔接觸到了一起，第一名航天員頭盔的振動就會傳到第二名航天員的頭盔中，從而變成聲音。
[31]我還是擔心這一觀點會成為一些崇拜可見光的人會提出的論調：像我們這類視力範圍在可見光的人，自然會把這推論推廣到全宇宙(任何外星人)都隻能看到可見光。在我們的曆史中流行著各形各式的偏狹行為(例如偏狹的國家主義、民族主義、男性沙文主義、種族至上主義、某宗教至上主義等)，因此，我對我自己的這種觀點也時有懷疑，是否有偏狹的成分在內。可是，再三檢討之後，我的結論是，我的觀點出自物理的原理，而非人類的自大。
[32]作者指的是一首在西方很流行的愛情詩的第一行：Roses are red and violets are blue ...
[33]這是巴比倫創世神話的開場白，就如《聖經·創世紀》的開場白“一開始……”類似，也和希臘單詞“誕生”(genesis)同義。“創世紀”在英文中就是“Genesis”。巴比倫(Babylon)位於幼發拉底河(Euphrates)流域。此河源於亞洲西南部，經伊拉克(Iraq)流入波斯灣。
[34]以上這些問題都是太空探測的中心問題。我們能看到的宇宙組成物質大部分是氫和氦。可是，我們用簡單的引力理論分析可得出，星係中似乎有些看不見的物質，叫作暗物質(dark matter)。雖然看不到，但是我們可以觀測到這些暗物質對星係產生的引力作用。黑洞(black hole)是高密度、高質量的星體，高到用公式計算出其逃逸速度(escape velocity)，即能逃出其引力作用的速度，是光速。因此在理論上，連光都逃不出這種星體的束縛，故而稱其為黑洞。黑洞大約形成於超新星爆炸中。我們確定宇宙年齡的方法有兩個：一個是利用遠處星係遠離我們的速度及距離進行計算，當星係遠離我們的速度達到光速時，相應的距離就是宇宙大小的極限，相應的時間就是宇宙的年齡；另一個方法是利用星球演化的理論，星球的星光是氫聚變熱核反應放出的能量輻射。星球耗盡氫的時間就是星球的壽命。當下科學家發現，最古老的星球年齡似乎比宇宙年齡要大。這當然是不可能的，因此這是一個謎。最近哈勃望遠鏡收集到的數據似乎指出，以往用星係離我們奔馳而去的速度估算出的宇宙年齡似乎太小了。哈勃望遠鏡(Hubble Telescope)是位於地球軌道上的天文望遠鏡，直徑比2米稍大，搭載最新、最靈敏的光學儀器，是當下天文領域最有威力的望遠鏡，於1990年發射到繞地軌道。彗星是很小的行星體，質量為地球質量的萬分之一或以下。其表麵有冷凝成固態的氮、甲烷或其他氣體和水。如果它們到了木星附近或更接近太陽的地方，它們表麵的固態氮或甲烷及冰就會被氣化，跟在行星體後麵，也有些在行星體前麵，這些氣體被太陽光一照，就像是長尾巴，這就是彗星。當下的理論是，彗星是太陽係中原始物質聚集形成的行星體，因此，如果可以從彗星上取得樣品帶回地球並分析，就可以發現太陽係起源的秘密。如果在星際空間發現蛋白質的最基本化學成分——氨基酸——就可以斷言宇宙之間，生物的出現幾乎是必然的。如果知道最古老星係的構造，就可以知道早期宇宙的特性。
[35]有人宣稱在火星上發現微生物化石的這件事，其他科學家們經研究，發現這隕石沾染了很多地球上的物質，因此推翻了火星上發現微生物這件事。這是在本書作者薩根去世後發現的。
[36]2013年“好奇號”火星探測車利用機械臂末端的鑽頭鑽取了火星表麵一塊基岩的樣品，這是首次通過鑽探獲取火星岩石樣本。
[37]地球被太陽的可見光照射，而地球本身放射到太空的熱是不可見的紅外線。地球上的二氧化碳及甲烷能吸收地球表麵放出的紅外線，因此地球可以保存部分熱量，保存的熱量取決於二氧化碳、甲烷或其他類似的氣體的含量。這種二氧化碳等氣體導致的保溫效應就叫作溫室效應(greenhouse effect)，產生溫室效應的氣體如二氧化碳和甲烷等被稱為溫室氣體。
[38]普通星球的主成分是氫。在1500萬攝氏度的高溫下，氫以核子燃燒方式形成氦(過程中放出大量核能，我們感受到的太陽熱能就來自這種核能)。1億攝氏度的高溫下，氦可以進行核反應生成碳，6億攝氏度時碳可以進行核反應生成鐵，而產生鐵以後核能就用盡了，星球開始急速收縮，用引力能來補償。可是急速地收縮時會使外部沒完全反應的核燃料開始反應放出大量的能量，急速收縮的鐵核心密度越來越高，最後高到把電子和質子合並在一起生成中子。這一過程進行得很快，不到1分鍾，星球的核心就收縮到10千米左右，相當於星球崩潰。因在崩潰過程中放出大量能量，此時一顆星球的亮度將達到太陽亮度的10億倍左右，造成大爆炸。這樣的星球被稱為超新星。南宋時期的天文記錄中留有欽天監楊維德的報告，顯示在1054年出現了一枚極亮的“客星”，白天都可以看到，這就是超新星。金、遼時期對這顆出現在1054年的超新星也有極詳細的記載。歐美科學家們通過這些記載，斷定蟹狀星雲(Crab nebula)就是宋史中所記錄的新星遺體。天文學家發現，在蟹狀星雲正中央有一顆脈衝星，即中子星。中子星的質量和太陽的質量差不多，但是它的直徑隻有20千米左右。因此，它的密度極高，相當於水密度的100萬億倍。
[39]在第一章中提到兩個狹縫出來的光會有相消和相長的現象，這就是幹涉現象。如果用兩台分開很遠的望遠鏡看同一個遠處的光點(如星星)，也會有同樣的幹涉現象。如果能適當調整這兩台望遠鏡的間距，把接收到的數據加以處理，就可以得到一個影像，其分辨率相當於這兩台望遠鏡的間隔。如果這兩台望遠鏡間隔1千米(或者10千米)，這處理過的影像就等於是1千米(或者10千米)直徑望遠鏡得到的結果，其分辨率可以測到最近的行星。在射電望遠鏡中，這種技術已使用了多年，而最近十來年才開始在光學望遠鏡中使用，這是因為光學幹涉儀不易製造。
[40]在前文提到的“星球大戰”計劃中，要用放大鏡聚焦高強度激光，從太空中發出激光以摧毀入侵的導彈，所以發明了避免大氣氣流分散聚焦光的方法。天文學家就利用此技術消除了大氣氣流對觀測影像數據的擾亂，因此提高了地麵大型望遠鏡的分辨率。現在此技術已獲得廣泛應用。許多新的大望遠鏡都采用此技術。
[41]根據愛因斯坦相對論，可推測出光在經過一個物體附近時，能受該物體的引力影響而偏轉。在太陽附近的星星，其經過太陽邊緣的偏轉角度為1.75角秒。1918年，英國天文學家愛丁頓在日食時觀測太陽附近的星位置，證實了這個預測。這個偏轉的角度和光與太陽的角距離成反比，產生焦聚效果，被稱為引力透鏡現象(gravitation lensing)。利用遠處大質量的天體引起的引力透鏡原理進行地麵觀測，就等於有一台焦距為數千天文單位，直徑約為該星體直徑數百倍以上的大型望遠鏡。