遥感教程第A-11页¶
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行星系统起源模型¶
这门关于宇宙学的“速成课程”以以下简短的概要结尾：天文学家寻找其他行星系统的方法和结果，以及对我们太阳系起源的考虑，以及对一些最新的、具有煽动性的、特别令人兴奋的理论的快速观察。（或轻率的猜测）关于宇宙中其他可能“存在”的知识分子的存在。
有两个特别的标志可以区分行星和它们所环绕的恒星：第一，它们通常在成分上表现出明显的差异，要么是有石心的氢以外的其他元素的气团，要么是由许多元素组成的岩石，通常是硅酸盐矿物。其次，它们的直径（因此体积）明显小于母星。这张太阳部分的SOHO图像，带有一个日珥，说明了这种尺寸差异，通过添加一个绘制的地球大小的球体来进行比较：
地球和它的正常G星太阳之间的巨大的尺寸差异在其赤裸裸的事实中是令人谦卑的。尺寸上的巨大差异也清楚地表明，在附近恒星周围找到地球大小的行星是多么困难，而且更是一个技术挑战，因为天文学家希望在银河系的其他地方找到恒星，以及银河系以外的其他星系。
人类很自然会怀疑银河系其他地方是否有生命，也会怀疑其他星系是否有生命。寻找生命的出发点是证明其他行星的存在，并记录它们的特征。在过去的十年里，对行星系统的猎杀已经加剧。第一颗太阳系外行星是在1995年发现的，围绕着51号行星飞马座运行。截至2003年6月），在至少87个其他恒星（太阳系）系统中发现了行星体；截至2003年7月2日，目前已有127个行星与这些系统相关。对这样一个系统的分析表明它有3颗行星（最近发现了第二个三星系统）；其他8颗恒星有2颗行星。美国仙女座星系由巨大（可能是气团）行星（目前还无法探测到更小的行星）组成，所有这些行星都位于太阳系中四个小的类地行星所占据的轨道内：
|银河系中围绕恒星的大行星的上弦仙女座星系；它们的相对位置与太阳系中4颗内行星的相对位置相比较。γ
到目前为止，还没有一颗行星被观测到，因为它太小，无法用现代技术进行光学探测，但是这种低亮度天体的存在可以从它们与母恒星的相互作用中推断出来。到目前为止，几乎所有的发现都是大的——木星大小或更大——而且都是气体球。其中一些离他们的恒星非常近（距离小于水星的轨道）。许多行星的轨道比太阳系中运动的要椭圆得多。假设大多数行星系统由多个行星组成，但较小的行星目前仍不可见。
目前寻找行星的一个高潮发生在2002年6月，当时几组天文学家联合宣布在银河系中发现了多达20颗新行星，包括至少两颗木星大小的行星，它们的恒星双亲居住的距离在10.5到202里。距地球数年。最近的一颗被暂时命名为epsilon eridani b（它的恒星实际上是 星际迷航 系列作为斯波克先生的母星Vulcan的轨道位置）。行星发现的速度似乎在加速。随着宇宙学家越来越相信行星可能以十亿计存在，也就是说，它们是大多数恒星诞生时发生的过程的必然结果。因此，行星很可能会成为标准——这是预期的，也可能是恒星演化过程中星云坍缩的最重要的产物。SETI（搜寻外星生命；主要寻找具有非随机特性的无线电信号）的支持者 [也许是某种形式的数学组织] ）最近的这些发现激发了人们的兴趣。（作者深信这只是一个时间问题——可能是在21世纪——直到 接触 与其他智能生物一起实现。）我们将回到本页底部附近的SETI思想。
目前对太阳系外行星的搜索仅限于银河系和离地球足够近的星系，以便能够在能够测量到恒星运动变化的范围内对单个恒星进行分辨。来自绕轨道运行的行星体的引力吸引导致中心恒星摇晃。这是目前用于探测恒星行为异常的三种方法的基础，这些异常导致了一个或多个轨道物体的推断。
迄今为止在定位（看不见的）行星体方面最成功的方法被称为 radial-velocity 技术。作为观测站，恒星摆动的一个组成部分可能位于与地球成直线的方向上。这种来回（前后）的运动会引起可见光速的微小变化。这反过来又会导致特定激发元素发出的光辐射频率中的小而可测量的多普勒频移，用它们谱线的横向位移来表示。根据摆动的大小和周期，可以计算出它的近似轨道和假定原因的质量——绕轨道运行的行星。这种方法对每秒2米的摇摆速度很敏感。（例如，木星引起的摆动速度为12.5米/秒，施加在太阳辐射的光线上。一般来说，这种方法应用于附近的恒星，主要探测到靠近其恒星的大行星，但在2000年3月，发现了两颗土星大小的行星（木星质量的1/3）。
第二种方法， 天体测量学 ，也依赖于摆动，但依赖于通过定期观测直接观测测量的侧向位移。这种相对位移的测定可以在不同时间拍摄的部分天空的照相底片上进行，通常使用同一台望远镜。但是，当两个望远镜分开放置并以电子方式连接时，位移分辨率会有很大的提高。这就允许应用干涉测量法，使两个望远镜的作用就像一个大望远镜。分辨率高达2000万分之一弧秒（在天空半球，弧秒是弧度的1/3600 [海平面0度；北半球北极星附近天顶90度] ）夏威夷的凯克干涉望远镜将很快投入使用。这应该有助于在附近的空间发现更小的行星，或者在10光年之外的恒星上发现更大的行星。
正如我们在这一节中所看到的，在扭曲的大气层上方的太空中操作望远镜，可以显著提高分辨率（和清晰度）。使用安装在一个臂架上的两个望远镜，但用米隔开，这使得干涉测量法可以处理空间质量图像。Sim（空间干涉测量任务）是一个NASA探测器，计划在2005年或之后飞行。这将导致百万分之一的弧秒分辨率，能够推断出行星的存在略大于地球的大小或有着遥远轨道的大行星。
调用第三个方法 经纬光度法 . 当一颗行星的轨道把它带到一条经过被观察恒星表面的路径上时，这个天体在过境期间会阻挡少量的辐射（通常是可见光）。灵敏的探测器可以注意到轻微的减少（高达2%左右）。为了区别于其他来源的“瞬变事件”，天文学家需要确定辐射下降的一些规律性（固定间隔可重复），这将取决于轨道的性质（椭圆度、距离等），取决于行星的大小和接近度、下降恒星的光度将是百分之几或更低（精确的测定有助于确定行星的实际大小）。这种效应最早是在1999年发现的，当时一颗巨大的行星（早期用径向速度法发现）经过一颗恒星（HD209468），其光强度下降了1.5%。在2002年6月的一次会议上，智利另外两个使用望远镜的小组报告了3次和13次可能的过境探测，但这些观测还没有得到独立确认。
这种有希望的传输方法将被用于最近批准的开普勒任务（2006年发射），在该任务中，空间望远镜将被指向恒星场的同一区域长达四年，将亮度测量集成到单个变化小于0.01%（能够进行数据传输）。探测地球质量大小的行星）。随着时间的推移，可以方便地监测多达100000颗恒星，拥有多个行星的个体应该能够揭示拥有行星系统的恒星的相对数量。另外两个非美国任务，科洛特和埃丁顿，正在计划中。因此，随着探测器的改进和仪器在大气层上方的空间传播，在未来10-20年的某个时候，地球大小的行星应该可以通过测量恒星光线曲线中的水滴来检测，因为大型行星在其母恒星上的传输。
第四种方法于2002年6月首次成功。检查这对图像，首先显示为照片负片，然后显示为彩色：
这被称为日食或“眨眼”星方法。在左图（照片底片）中，在一颗更近（或更大）的恒星后面可以看到一颗银河系恒星kh 15d（2400 l.y.，大约太阳大小）。在正确的图像中，它完全不存在，这种情况持续了大约18天，然后又出现了。这种开关周期每48天发生一次。食体既不能是另一颗恒星，也不可能是一颗巨大的（恒星大小）行星。解释是，当一团小行星穿过母星时，围绕KH 15D轨道的一团被抹去的星团中有一团小行星和尘埃阻挡了星光；推测认为可能已经有一个或多个行星由这些碎片形成。在一个轨道上，可能有两个相对位置的团块（对称配对）；这一点尚未得到证实。另一个异常情况是：许多年前对照相底片的检查（尽管间隔有限）没有检测到这种开关现象。
第五种方法仍处于实验计划阶段。普林斯顿大学的地球行星探测器项目正在开发一种特殊类型的“猫眼”反射镜，这将大大降低明亮母星的影响。当这项技术被认为已经准备就绪时，他们希望说服美国宇航局或其他一些机构在几颗以望远镜为载体的卫星上使用反射镜，这些卫星的排列和间隔可以利用干涉测量原理来提高分辨率和探测小行星物体。
最终的梦想是直接想象单个行星。这可能是可能的，使用几个高铁类型的宇宙飞船在数百米到数百公里的间隔中飞行。在一种模式下，数据将使用干涉原理进行组合。来自中心恒星的光可以通过专门的图像处理被阻挡，留下一个低亮度的轨道物体的残留物，通过分辨率和辐射敏感的干涉法检测到。美国航天局和欧空局在计划阶段都有这样的任务（分别称为“陆地行星探测器”和“达尔文”）。
从统计上讲，这样的行星系统的数量应该延伸到单个星系中的数百万个，当整个宇宙被考虑时，也应该延伸到数十亿个。因此，从逻辑上讲，非或弱自发光体，即行星，很可能是围绕中心恒星运行的范数，至少在赫茨普拉格-罗素图的主序列上有一些大小等级。当这些恒星经过它们的发展阶段（在它们离开主序列之前），行星似乎是恒星形成过程中不可避免的结果。
澳大利亚新南威尔士大学的C.Lineweaver和D.Grether两位科学家最近发表了一项研究，利用合理的概率来估计银河系中的行星数量。他们认为，在他们计算的大约3000亿颗恒星中，大约有10%或300亿颗是由类似于太阳的恒星组成的，最有可能有利于行星形成。假设这些行星中，至少有10%会产生类似木星的巨行星；因此，它们早期的数量估计有30亿颗巨行星。这样的大行星几乎肯定会伴随着由与母恒星相关的物质（他们称为“太空垃圾”）形成的小行星。这些巨人帮助收集过程中，导致较小的伙伴。但是，更重要的是，这些巨行星是吸引彗星和小行星进入它们的主要吸引子（请记住第19节讨论的Shoemaker-Levy事件），因此通过最小化它们所受到的影响来充当小行星的“保护者”。现在，在澳大利亚悉尼2003年国际天文学联合会最近的一次报告中，他们已经将估计值提高到了300亿颗巨行星和类似数量的类地行星。随着观测技术的进步，这预示着未来的狩猎活动将会更加顺利。尽管这看起来“过于乐观”，但随着行星出现的估计数的增加，行星上生命的可能性（见下文）继续显著增加，尤其是假设行星是 norm 在大小不超过10个太阳质量的恒星周围。
有一段时间，天文学家认为大多数有行星的恒星都相对较小——太阳大小大约为10个太阳质量。这些恒星可以持续数十亿年，因此，如果行星是在恒星形成过程中形成的，它们就有利于生命的发生。现在，在银河系中发现了几颗特别大的恒星，它们有着巨大的行星。因此，行星的形成主要是一个过程的函数，可能与它的恒星能存活多久几乎没有关系。但真正的大恒星，即使有行星，也会燃烧它们的燃料，并在进化可能培育出甚至是原始的有机物质很久之前毁灭。
人们的期望是行星在星系中恒星形成的大部分时间内都已形成。一对恒星（一个是脉冲星，另一个是白矮星）位于银河系内的球状星团中，距离地球5600公里（天蝎座），据证实可能有130亿年的历史。这是基于原子序数高于氦的元素的稀有性。现在与之相关的大行星（木星直径的4倍）几乎肯定是同一年龄，因为主流理论认为行星的形成大致与母恒星的形成时间相同。它被证实是一颗真正的行星，它一定是一个类似于木星的氢/氦气体球。由于这对恒星重建的动荡历史以及生命形成元素的缺失，它可能没有生命。即使在它或相关行星上确实形成了某种原始生命形式，这些生命也会在其晚年普遍存在的恶劣条件下灭亡。但这一观察（2003年7月报道）的主要含义是，行星的形成可以追溯到宇宙的早期，而且，由于许多早期超新星爆炸所积累的碳，一些行星可能从最初的几十亿年以来已经发展出某种类型的生命。宇宙时间或更早。
虽然天文学家们对从他们的估算过程中可以预测到的类地行星数量的结论持谨慎态度，但他们确实提出这个数字应该以百万计。这类行星是否也有生命，在数值上很难确定，但他们的统计方法表明，类地行星中的很大一部分将具备适当的条件。其中有多少是智能生活，仍然是猜测。当前1（us！）是唯一的数据点。但是，如果现实是一个更大的数字，那么，纯粹从统计逻辑来看，我们应该期望这些智慧文明中的一些应该比我们的文明更先进。为什么我们还没有“听到”他们仍然是不确定的（但现在SETI提高了机会），除非有一些根本原因，使太空旅行，甚至从附近的恒星，非常困难。
现在，让我们来考虑行星的形成方式。一般来说，对于行星、陆地和气体包层类型，尘埃的存在量必须足以收集为核心或构成行星的主体。（推论：如果气体占主导地位，它们必须保持在聚变开始时的温度之下）。星系中有大量的尘埃，与恒星形成的气体混合在一起。尘埃的来源有些问题，但一个主要的候选者正在爆炸足够大的恒星来合成硅、氧和其他重元素。最近的一项观察强烈支持这一点：
这颗有300年历史的超新星由于尘埃过多，在可见光下很难看到。当在亚毫米光下成像时，上面的图案很明显。最亮的区域是前进的气体中含有大量的尘埃，这些尘埃以这些波长发出光。
行星系统发展的一个基本要求是，它形成于一颗中心恒星的形成过程中（可能的例外是：一颗被捕获的行星，可能很罕见）。同样重要的是灰尘和气体的可用性。所涉及的过程可能有所不同，但对相对狭窄的条件范围较为敏感。形成事件的序列可能开始于发展中的恒星的T陶里阶段，在这个阶段条件是有利的。这些恒星有明显的尘埃云（星云），可以在红外线中监测到。一些证据表明，这些云将开始把它们的微小颗粒重新组织成大的凝块，在大约300万年的时间里，凝块可以成长为行星大小。但是，在较长波长下探测到冷星云物质表明，尘埃可能需要1000万年或更长的时间才能形成任何可能产生的行星。
最近报道的另一个重要因素是，铁含量相对较高的恒星（由于超新星爆炸的反复混合而丰富的气体）将有更大的可能产生行星。铁是衡量恒星金属丰度的标准（第20-7页）。铁元素可能需要发展行星核（大部分以行星核心为终点），这有助于引力吸引，引力通过碰撞和撞击推动吸积。含铁量是太阳的三倍的恒星，估计有20%的行星落下（这是根据当前（正在进行的）清单中754颗附近恒星的研究得出的），其中61颗已经探测到行星（对于质量小于10 Ti的所有恒星，这一概率约为8%）。太阳有辅助行星体）。本研究的结果如下图所示：
概括太阳及其行星形成过程的范例可能适用于（随变化）大多数其他行星系统。18世纪，皮埃尔·拉普拉斯提出了行星是如何形成的第一个现实概念。在它的现代版本中，恒星和行星都被认为是从单个凝块或更大的星云（云状）浓度内的密度演化而来，主要是氢分子与一些硅酸盐尘埃粒子混合，这些尘埃粒子扩散到整个原星系，甚至持续随着这些星系的成熟。在年轻的恒星中，大部分的氢和重元素来自新星/超新星爆炸，这些爆炸将它们分散成星际物质，然后可能引发云或与早期的云混合。这种星云在整个宇宙中相当普遍，哈勃太空望远镜的新观测不断证实了这一点。
猎户座星云是研究得最好的星云之一，它本身很壮观，如图所示：
下面是与著名的鹰星云有关的星云物质的三个视图：顶部=M16（鹰）星云的完整显示（注意黑暗的尘埃区域；白点是位于该星云外的恒星）；中心=鹰星云的一部分，显示来自W的尘埃和气体的马头柱的顶部。这些恒星和行星最终可能会演化（一些恒星已经很明显了），这是通过欧洲南方天文台的库埃夫望远镜拍摄的三张照片组合而成的；底部=构成鹰状星云固体微粒的尘埃中温度变化的细节。如欧洲航天局（ESA）红外空间观测站（ISO）在两个热红外波长下拍摄的图像，其中红色是热的，蓝色是冷的（约-100°C）：
当单个恒星开始在这些气体和尘埃云中发展时，在许多情况下，尘埃云将组织成一个原行星盘（见下图三）。哈勃太空望远镜上的nicmos红外摄像机观察到了这一阶段的一个主要例子，在这一阶段中，进入原恒星形成的中心区域的发光气体被一条很可能是圆盘状的吸光尘埃（无法从侧面验证）切割。在此图像中查看）：
一个地球望远镜捕捉到了附近的一颗恒星（绰号“飞碟”）的这张照片，同样也捕捉到了一圈尘埃（还有一个尚未解释的异常现象，即图像的上半部分比蓝色的下半部分更红）：
通过高铁对这些气体和尘埃云的检测，发现了原行星盘中的小团块或结状有组织的气体尘埃云富集现象，称为 在母星附近发现的丙基 . 这可能是一个更高级的集中阶段，它产生了一个新的恒星，它有一个适合产生行星的吸积作用的气体尘埃的外壳。在这张与猎户座星系团有关的星云的图像中，有三个这样的类丙氧基很明显（回到上面三张图的顶部，试着找出一个明显的类丙氧基）。
在猎户座研究中发现的其他个体，至少有一个可能是10万年前形成的（参见 page 20-2 对于猎户座群中的整个年轻星云的视图）在更近的视图中如下所示：
丙烷很容易被附近大质量年轻恒星的紫外线辐射破坏。因此，令人惊讶的是，在有无数发出紫外线的恒星的船底星云中，有许多类丙烷（一些如下图所示）幸存下来。必须涉及其他因素
行星核心的发展是一场与时间的竞赛，从中可以形成更大的行星。检查此模型：
当气体和尘埃云形成时，固体颗粒开始凝结。然而，云受到恒星风和来自母星的紫外线辐射的威胁，这些紫外线辐射会带走大部分气体和一些尘埃。有证据表明，在行星变大到足以生存之前，大部分的丙基都会被吹走，这意味着行星形成过程的效率和普遍性可能比过去十年所认为的要低。如果行星核心的积聚速度足够快，它们将在大量气体/尘埃排出后幸存下来。行星形成的这一阶段通常发生在10万年左右的时间框架内；据估计，90%的此类云在重要的行星核心形成之前就消散了。据估计，导致生存的行星增生需要10000000年。
大多数星系起源于宇宙的前半部分，包含了大量在星系历史早期形成的大质量恒星。这些星系作为超新星合成元素在千古以来不断进化（见 page 20-7 ）并且分散了它们，新的，主要是主序星，化学上富含原子序数较高的元素，一直到现在，一直很好地形成年轻的时代。较小的恒星持续时间更长，可能是适合行星形成和生存的首选尺寸。即使在今天，恒星也在从星云剩余物质中所含的气体中发展，因此新行星仍可能形成。目前还不清楚的是，星系中恒星的百分比实际上有行星系统。到目前为止所发现的低数值并不一定代表稀疏性的迹象，因为相对于其母恒星，行星是如此之小，而且亮度（主要来自反射光）也非常低，直接观测将产生极低的数值，因此，我们目前的观测结果表明包括行星 可能是罕见的 有误导性的偏见。一些从气态星云形成恒星的模型表明，一部分气体、尘埃和自由分子被困在轨道上，而不会进入中心恒星，并且可以以类似于太阳系的方式在不同大小、距离和组成的行星中组织。如果这是一个有效的论点，那就是行星体在整个宇宙中是司空见惯的。
1998年4月报道的一次望远镜观测记录了（通过夏威夷莫纳凯亚山上的凯克二号望远镜）被解释为HR 4796（大约220光年远）恒星周围的另一个“太阳”系统的观测情况。这张图片（分辨率为单个像素突出）拍摄于红外波段，显示了这颗中心恒星（黄白色），周围是透镜状（斜视）、扁平的气体和固体（炽热 [reds] 在红外线中）：
透镜的直径约为200 A.U.没有证据表明有单个行星存在，但发现者认为这一特征引起了相当大的兴趣，它是一个处于“年轻成人”发展阶段的新兴行星系统。它肯定是更详细的高铁观测的目标。
最近，哈勃太空望远镜拍摄到了我们星系中的恒星HR4796A，它显示了一个圆盘以及不规则的尘埃和气体云。这个磁盘被解释为比上面显示的原型磁盘处于更高级（成熟）的开发阶段。虽然看不见，但可能已经有行星在不断演化的气体/尘埃云中，这是由恒星的光造成的。
在银河系中的HD1569A恒星，也显示了由黑色物体发出的反射光（它们的光被哈勃高分辨率照相机上的日冕仪所遮挡）所发出的巨大尘埃盘，天文学家已将其鉴定为一个三恒星复合体。这个圆盘可能处于比上图所示的组织的早期阶段，但它也可能最终导致行星。
理论表明，在行星形成的早期阶段，一些宽环应该围绕中心恒星在不同的距离上形成。其中一个或多个看起来像环面，像是尘埃和气体的发光集合。至少有两颗具有这一特征的恒星被HST成像并于1999年1月报告。这是一个星环系统：
类似于可能导致行星形成的条件；hst图像。|
可见光是一个明亮的环，距离微小的母星（白点）有相当远的距离，并且有一个更弥散、更暗的质量延伸到另一个地方，这两个特征都占据着一个扁平的圆盘。在这种情况下，没有靠近的环（类似于太阳系内行星所占据的区域）。天文学家在图中加上了一个白圈来标记一个边界；宽黑十字（X）是一个光学伪影。这颗恒星距地球约350光年。
由法国射电望远镜在1.3毫米处探测到的数据所拍摄的一幅最近的图像，可能捕捉到了两大团物质的形成，它们很可能最终会收缩成巨大的行星。它们出现在距地球25光年（天琴座）的中央恒星织女星周围的环中。这是一张由哈佛史密森尼天体物理中心的D.Wilner和D.Aguilar观察所得的图片。（注：此图像已被人为增强为艺术家的再现。）
加州大学伯克利分校的陈博士和朱拉博士检测到（监测红外辐射）一圈尘埃，似乎包含着类似小行星的天体围绕着一颗距离地球70公升的恒星Zeta Leporis。这个环与母星的距离（约2.5 a.u.）要比最近观测到的或推断出的其他恒星周围行星体的距离要近得多。他们认为这个环是类似太阳系的岩石行星的小行星体碰撞最终形成的前兆。这些星体是由与形成恒星有关的气体粒子云凝结而成的较小粒子（尘埃）形成的。这些尘埃中的大部分可以通过一个叫做波因廷-罗伯逊阻力的过程向恒星内部移动。这是由于来自母星的辐射被吸收并以不同的方式重新辐射，导致多普勒效应（这里，尘埃运动方向的发射能量在较短的波长上 [更有活力] 因此，通过反作用使粒子变慢），从而促使尘埃向恒星漂移。
以下是一个公认的建立行星系统的模型（称为“核心吸积”）：星云受到重力不规则和其他扰动的影响，这些扰动导致自由落体坍缩成许多凝块，周围的气体和微粒通常采用圆盘状。就像形式。随着凝块的增大，重力的影响逐渐增强，是推动行星和恒星（太阳）形成的主要驱动力。在某些情况下，来自超新星的冲击波会引起星际物质的崩溃，并压缩成原恒星和环绕它们的碎片。物质也通过磁流体作用沿磁力线重新分布。行星形成的主要阶段延伸到大约10-20 x 106 但可能需要10年8 从最初恒星的早期进入到T型金牛座的晚期还有数年的时间。当一个特定的凝块形成时，物质倾向于重新分布，这样氢和许多较轻的元素就流向一个不断增长的中心，聚集在一个引力平衡的球体——恒星中。在一组条件下，不稳定性导致双（二进制）星对。当原恒星形成时，旋转的气体和尘埃粒子聚集在围绕每个中心旋转的圆盘中，最终通过吸积形成行星。同样的过程，有变种，也适用于单星。
如果我们的太阳系是正常的，那么内行星应该是多岩石的，有稀薄的或不存在的大气（由于没有足够的引力来保留气体或被太阳风卷走而失去）。外行星应该有岩石核心，不易受到气体损失的影响，因此它们增加的质量有助于聚集更多的气体。然而，发现巨行星可以非常接近其母恒星的发现，使这种尺寸分布与距离的假设受到质疑。
最近的两个假设给上述概念增加了新的曲折。首先，除了核心吸积或替代核心吸积之外，另一种称为“盘不稳定性”的机制可能在行星形成中发挥重要的，也许是关键的作用。这与引力不规则有关，引力不规则会导致原行星盘中物质的快速积累。早期形成的行星有助于建立进一步的不稳定性。第二种观点认为行星可以以迁移或“漫游”的形式向内甚至向外移动，这样它们的轨道就可以在与母星的相对距离和偏心率方面发生变化。
但就目前而言，天文学家仍在继续建立和完善他们的模型，以便在太阳系内天文距离较短的地方进行观测。与其他恒星一样，太阳（直径为1392000千米） [870000英里] ）是由重力驱动的氢/氦气体和伴生物质（固体和气体）的冷凝和崩塌的最终产物，由其他元素和化合物组成，这些元素和化合物曾构成一个弥散（密度约1000个原子/cc）星云。可能许多恒星是在几亿年的时间内从这个特殊的“云”中产生的。
原太阳是由向心引力引起的星云物质向星云的一个浓缩中心堆积而成的。大部分的气体和其他物质一起进入恒星，留下了富含Si、C、O（和H）、N、Ca、Mg、Fe、Ti、Al、Na、K和S（大多数组织成化合物，特别是硅酸盐，可通过回收铁和石质陨石-代表彗星碎片和破碎的原行星被扫到地球上）。这种物质，受太阳引力的约束，但在环绕的轨道上自由地运动，仍然分布在组成太阳系的空间中。这个粒子系统相当迅速地组织成圆盘状，其当前半径约为100 a.u.（天文单位，定义为平均距离）。 [149.6 x 106 km, or about 93 million miles] 在地球和太阳的中心之间；太阳光需要大约8.5分钟才能到达这个距离；冥王星离太阳39.5英里，太阳的引力影响远远超过冥王星）。盘缓慢旋转（相对于北天极上方的视点逆时针旋转 [穿过北极星，北极星] 它的运动受附近恒星的外部引力影响。
随着旋转的进行，以及此后，恒星（太阳）磁场搅动了尘埃和气体（与薄面糊中的“打蛋器”的作用相比，这是一种描述性的搅动），使它们聚集成比经历了不同程度凝结的太阳小得多的凝块。这个场也将这些物质排出并引导到喷射中，这些喷射将物质带到很远的地方，正如哈勃太空望远镜从我们星系的另一颗恒星喷射出的喷射图所示：
喷流和不规则星云斑点（如上图中的马头星云和鹰状星云）不仅含有气体，还含有大量的尘埃。灰尘非常小，由三种类型组成：1）核-幔椭圆颗粒，通常长尺寸为0.3至0.5微米，内部覆盖有硅酸盐，并有结冰的气体；2）含碳颗粒（约0.005微米），以及3）开放的泡沫状凝块，称为PAH粉尘（多环芳香族H碳氢化合物）（约0.002微米）。冲击波和辐射可以剥去冰盖，留下颗粒，这些颗粒被合并到形成原型的凝聚体中，这些原型被吸积到小行星或行星形成的星体中。紫外线辐射可以将有机物修饰成更复杂的分子形式。通过这种方式，有机分子从太空进入行星表面，如果条件合适，最终可以作为生物诞生的可行成分（见下文）。
激波在行星形成中的可能作用现在是一个相当大的研究课题。在L1157观测到了一个激波的证据，该激波是随着物质向附近的原恒星倾斜而形成的，而原恒星的剩余气体/尘埃云是其直径的20倍。正如下一段所描述的，当这团云组织成一个圆盘时，它会进入新生恒星，产生冲击波，使尘埃聚集在一起。这是云：
对于太阳系来说，冲击波和强烈的辐射作用在尘埃上，使尘埃中的一些融化成微小的水滴，然后冷却成 陨石球粒 . 然后，这些球形天体被残留的尘埃所捕获，形成了原始的小固体（毛绒的“石球”），它们占据了太阳周围的大部分日光层。我们今天看到这些尸体的样本 陨石 . 最不受欢迎的陨石是普通的球粒陨石，在薄的部分，似乎很像这个样本从铁什基茨陨石：
圆形物体是水晶球粒的陨石。|
最原始的陨石，称为碳质球粒陨石，富含碳和水。其他陨石富含铁（有些含有90%以上的金属铁），而且可能曾经是行星体的内部结构，自从被破坏。球粒本身的尺寸范围通常非常有限，这意味着比它们大的球粒通过引力落回太阳，而较小的球粒则通过冲击波和太阳风的喷射而被冲进星际空间。
气体/尘埃云中的磁驱动涡流有助于将额外的角动量传递给球形太阳以外的更大的凝结旋转物体（它仅拥有该动量的0.55%，即使它包含系统总质量的99.87%）。由于角动量的离心力和太阳向内的引力之间的平衡，这些物体现在保持在围绕太阳运行的轨道上的稳定位置。
行星似乎是与恒星同时形成的，它们围绕着恒星在定义明确的轨道上运行。两个行星形成的一般模型（主要是有厚气体大气的大行星）吸积和气体坍缩现在很流行，两个模型都可能起作用。这些模型显示在这两个面板序列中：
摘自J.Silk，《大爆炸》，第2版，1989年。经纽约W.H.Freeman公司许可转载
在这个生长阶段，较小的星体往往会反复地从相互碰撞中分离出来，而较大的星体则通过引力吸引大部分较小的星体存活下来，并随着 堆积 当新的物质撞击到它们的表面。一旦开始，“失控”的增长就接踵而来，以至于许多星体结合在一起，最终扩大为完全爆炸的行星。太阳以外的大部分物质被扫入行星和它们的卫星，尽管其中一些仍留在彗星和宇宙尘埃中。水星和一些外行星卫星在行星生长的后期被保存下来，这表明它们的表面被严重的坑化，而这些坑化的表面从未被腐蚀等后续过程破坏过。相比之下，月球似乎是在我们的星球形成后不久，由于对地球的巨大撞击而喷射到太空中的碎片重新聚集而形成的；一旦收集到一个球体（可能会融化），月球表面就会继续被它自己的残余物以及小行星和其他空间碎片轰击。它最古老的陨石坑比碎片重新组合、熔化和形成月球球的时间要年轻数亿年；它的一些较大的盆地至少有些更古老。
如上所述，在我们的太阳系中，四个内行星 陆地群 ）主要是岩石（硅酸盐、氧化物和一些游离铁；三种含大气）和外部四种（ 巨群 ）主要是含有可能的岩心的气体。这些巨行星发展出足够大的核心来吸引和捕获分散在吸积盘中的大部分星云气体。
对木星中的氩、氮和其他气体的分析表明，这些气体的含量一定是在极冷的条件下形成的；如果进一步的研究证实了这一点，太阳系的科学家们可能会采用木星的起源作为一种可能的解释（也许还有其他的行星）。在距离太阳更大的初始距离上，由于轨道收缩或衰变，这些物质已经明显地靠近太阳。第九颗行星冥王星，最小，有时也最远（它的椭圆轨道周期性地将它带到海王星的轨道内），似乎由岩石和冰组成，可能是海王星被捕获的卫星。
理论家们对行星在凝结和行星初相后的聚集的精确方法和顺序有不同。时间是形成历史的一个重要方面。一个版本-The 平衡冷凝 模型-考虑到在几百万年内凝结会很早很快发生，观测到的高温矿物向阳分带和岩石内行星密度更大，这都是太阳星云内部温度分布增加的结果。大约一亿年前，吸积物被拉长了。这个 非均质吸积 该模型将星子的凝聚和聚集保持在几千万年的时间内同时进行。这两个模型都不能充分解释这样一个事实，即高温和低温矿物都聚集在内行星中，提供能够产生这些行星释放的大气气体的物质。这些模型也不能完全解释铁和其他嗜铁元素在地球内部的强优先浓度。一种解决办法是（通过撞击）向从小行星和巨型行星区域沿偏心轨道运行的不断增长的原行星添加低温物质。然后，在每个内部行星在其演化早期假设的总熔化过程中，这种物质被均质化（这种熔化是由吸积撞击、重力收缩和放射性衰变过程中释放的热量沉积而成）。随着冷却的进行，材料在一般分化过程中被重新分配，这种分化将重金属和化合物带向中心，并允许轻材料向表面“漂浮”。
关于行星的进化史及其最终的消亡（毁灭），人们知之甚少。从我们太阳系的两大类行星——岩石和气体——以及它们及其卫星表面的多样性推断，很明显，在许多人认为存在的数百万颗行星中，可以预期有大量的大小、成分和表面状态。在宇宙中。在太阳系中，自太阳自身在大约45亿到50亿年前形成以来，它所组成的行星基本上完好无损（可能的例外是小行星带）。预计太阳将在未来50亿年内耗尽其燃料，并迅速发展成为一个红巨星。它的气态外壳向外涌出的气体应该会消耗许多——也许是全部——命名的行星以及其他太阳物质。这可能是大多数行星毁灭的常见机制——红巨星膨胀或新星或超新星（见顶部 page 20-6 ）另一种可能性是：引力把行星带到它们的母恒星中。一般来说，大质量恒星周围的行星系统，如果真的形成了，将是短暂的，因为这些恒星本身不会持续数十亿年（因此，这些恒星不太可能拥有生命，因为没有足够的时间来允许进化发展）。 [见下文] ）较小的恒星，如G型恒星，由于其存在的跨度较长，对于在任何围绕它们旋转的行星上培养生命来说，都是更有利的天体。
行星体上的生命
从人类中心论的观点来看，理解行星形成机制和历史的重要性是假设（还不是一个明晰的事实），即具有某些适当条件的行星是生命的港湾。地球居民相信，生命很可能是宇宙中最复杂和最先进的特征，基于这样一种假设：生命已经进化成一种状态，导致生命形态感知不到，通过理性分析，并评估已知生命的其他大部分方面。存在。在这种观点下，生命是迄今为止宇宙进化中最重要的成就。无论地球上的生命是处于顶峰，还是在下面的某个地方，都还没有被确定——从统计学上来说，宇宙中的某个地方，甚至更高度发达的生物，拥有更高的智力，现在或过去都存在。（刚刚表达的思想与现代教义紧密相连 人文主义 .
因此，宇宙学这一节的主旨肯定是对生命史上最具挑衅和魅力的探索的一个考虑，即试图确定生命——特别是智慧生命——是否存在于宇宙的其他地方。在哲学上，地球上的许多人希望我们是独特的思考的人，这是造物主行为的顶峰和目的论目标。从科学上讲，大多数宇宙学家、生物学家等都坚信生命确实存在于其他地方——整个宇宙。这是一个合乎逻辑的结论，因为一个巨大的宇宙只有一个微小的有人居住的身体，有意识的生物就存在于这个身体上，这对大多数科学家和越来越多的哲学家来说是极不可能的，而且从实际意义上讲，任何造物主都会做出愚蠢、浪费的行为（这种观点在本页后面再次提及）。
空间探索的主要动机之一是 S 搜索 E Xtra公司T 错误的 I ntelligence（seti）——这是一个比简单地寻找其他地方生活水平较低的证据更高的目标。到目前为止，这是一个 自组织网络 少数专业天文学家的努力，他们从私人渠道获得的支持有限（电影“接触”抓住了这一努力的本质）。现在，美国国家航空航天局和其他大型组织已经参与进来，一个更加协调和系统的先进生命形式的搜寻正在得到资助。
SETI现在寻找智慧生活证据的方式是多样化和创新的。这是一个非常令人望而生畏和引人入胜的主题，可以保证在这一页上有相当大的覆盖空间，但不情愿地必须限于一些关键想法的概要。但是，我们选择引导您访问Internet上的几个站点，了解许多遗漏的细节。起点是 SETI site 本身。SETI研究所目前由弗兰克·德雷克博士指导，他是现在被称为德雷克方程式的创始人。以下是三个互联网站点，它们在一定程度上讨论了这个方程式： (1) ， (2) 和 (3).
对于记录，我们现在陈述德雷克方程（以其“维度分析”格式），并对其术语中使用的值添加一些注释（您可以在上面（2）中选择自己的值集，以查看更改如何影响结果）：
n=r fp n e f l f i f c L
在哪里？
n=宇宙中交流文明的数量。
r=行星可以形成的恒星类型的形成率
n e =行星系统中类地天体的数量
f l =有生命的行星的比例
f i =具有智能生命的分数
f c =发展了星际通信系统的部分
L=文明的寿命（跨度）（直至灭绝）
当然，这些参数中没有一个是合理确定的，因此已经提出了许多值（及其范围）。一个公共集合（但仍为临时集合）的r=10；fp =0.5；Ne =0.2；Fl =0.2；Fi =0.2；Fc =0.2，L=50000（资料来源：M.Shermer的文章“为什么ET没有打电话”，科学美国人，2002年8月）。对于我们的银河系，这组数值给出了n=400个文明。
这些术语中的每一个输入都很容易受到挑战。对于f p 任何选择的数目都将取决于这些变量，例如星系中恒星的总数，适合行星形成的恒星类型（通常限于G和K类型）及其占总人口的百分比。最近的估计集中在10%左右（系数=0.1）。在2001年美国天文学会年会上，科罗拉多大学的J.Bally博士提出了一个论点，得出结论：宇宙中只有大约5%的恒星能够产生（存活）行星系统。大质量恒星将吹走行星形成所需的气体和尘埃。二元或三元恒星系统，这是最常见的安排，也不利于行星的生长，特别是因为这对或三元之一可能是一个巨大的，物质被收集为射流由于吸引力。他得出的结论是，行星需要在恒星诞生后不久形成，以便有合理的生存机会。
可以为每个其他值/范围提出合理的论点。例如，fl 将对诸如水的存在和重要性、进化大气的性质以及更高阶生命形式进化所需的时间等相关变量敏感（相对于行星年龄；速率可能会随着这些其他假设的值而变化，而不是我们地球的值）。非碳基生命形式的可能性必须考虑在内。在谢默的文章中，他呼吁人们注意L的巨大不确定性，即任何智力在灭绝前都将持续存在的时间。悲观主义者认为这个数字可能很小。对地球来说，文明生活只有5000年的历史（以农业和最早的城市化实践为基础）。随着原子弹的出现，这些预言家认为完全大规模的毁灭是可能的。另一方面，人们可以将人类社会概念化为克服自我毁灭的倾向并持续（到未来）数百万年（然后上限可能与灾难性的影响或太阳燃烧和扩展以包围内行星的阶段有关）。
德雷克方程（或通常在网上讨论）中没有说明的另一个因素是通信信号的性质和强度。今天的无线电波可能太弱，除了离我们最近的星系外，对其他星系都没有太大影响。高能波（如伽玛辐射）会更强大，但我们地球上还没有设计出合适的这些射线发射器。任何发送的信号都必须从行星（球形）源向多个方向移动；如果只发射定向光束，则处于正确位置的行星接收器（由其他智能接收器制造）的数量将大大减少。但是，定向光束（那些使用激光的光束特别有前途）有一个优点——它们仍然集中在一个小的角体积上。当我们在地球上继续发现更多的行星（大多数将在我们的银河系中处于探测能力的这一阶段）时，我们可以系统地向这些行星发送信号，并有很好的机会在包含我们信号的狭窄视场中拦截它们。同样地，任何一个人身上的任何智能和技术能力的生命现在可能已经发现了我们的太阳系，并且已经或将要向我们发送信号。由于语言识别和翻译的不确定性，“信息”应该是什么，可能是由传输某种具有普遍性的东西的需要决定的：发送由一系列素数组成的间歇信号（声音或光）是一个最受欢迎的建议。因为数学有一个统一的普遍性——所有的智能人都应该找到一些相同的基本定理和表达式——我们接收（或发送）的信息最有可能是这种格式的（口语/书面语言被排除了，因为地球上的每一个人都有一套独特的平均值因此排除了普遍性的词语）。
从假设的观察者开始，在A点和B点，而不是在早期的时空中接触。随着时间的推移，它们的光锥最终会相交，使每个光锥都能看到（时间t1 ）宇宙的其他部分是共同的，但不是彼此。在以后的时间，在T之外2 （现在）在未来，A和B（两个光锥的边界）的视界将最终相交，让每个视界都能追溯到另一个的过去历史。
总的来说，我们仍然是一个“远远的差距”，没有任何合理的估计其他文明实际存在的可能性。谢尔默提出的论点是，对于我们的星系来说，产生的数字可以低至2到3（如果真的强信号能够到达其他星系，那么这个数字就会大大增加）。行星学会的T.R.McDonough达到了4000；卡尔·萨根在一个乐观的时刻，想出了100万。今天，没有人达到零，所以那些寻求ET的人可以保持希望，甚至乐观。
2001年10月，《科学美国》杂志刊登了G.Gonzalez、D.Brownlee和P.D.Ward的一篇评论文章（第61-67页），标题是“敌对世界中的生命避难所”。我们不会解释它的许多有趣的陈述和结论，而是敦促您跟踪文章并阅读它。它的底线是，在恒星周围和星系内部，似乎只有很小范围的条件可能存在生命（有机物质，不一定是智能物质）。他们将CHZ和GHz分别定义为恒星周围和玻璃质可居住区。在像太阳系这样的系统中，这只限于一个狭窄的内部区域。在螺旋星系中，GHz超出了主要由旧恒星组成的内部凸起、光环和厚圆盘；更有利的区域是一个从中心到边缘的环形区域，在这个区域被称为 薄磁盘 .
与生命可能性最相关的条件是 金属丰度 星群中的一员。金属丰度定义了原子序数大于2的化学元素在元素和分子气体以及可用于恒星形成的尘埃的总混合物中的比例或百分比。金属含量在太阳值60%到200%之间的小恒星是受欢迎的。这些恒星约占一个星系总量的20%。其他因素包括超新星的频率（随着时间的推移，超新星会增加“金属”原子的供应）、过度的辐射（连续或爆发），以及能够通过撞击摧毁原行星的物体的分布和数量。巨型行星似乎不太可能培养有助于生命建立的条件。他们得出的结论是：1）大多数恒星没有行星；2）即使在有行星的恒星上，复杂的生命也很罕见。虽然他们并不认为地球是独一无二的，但他们也注意到，他们的GHz和CHZ模型的统计分布支持这样一种观点，即在银河系或更遥远的星系（甚至更遥远的星系）中，很难找到任何种类生命的证据。
对宇宙中其他地方存在生命的期望将取决于生命本身的性质。生命可以由化学性质和功能性质来定义。从地球人所能得到的唯一样本——即地球上的生命本身——作为太阳系中唯一被证实的例子——来判断我们所确切知道的，最基本的化学成分是 碳 是构成生命基础的复杂多样的有机分子（蛋白质是其中的基本成分）中的关键元素，以及氢、氧（和水）、氮、磷、硫等重要微量元素。这些关键元素的组合令人惊奇的是，它们在过去的时间里都在 在星星里 大部分氢本身可以追溯到大爆炸的第一分钟。你和我，作为人类，是真正的恒星人——我们的传统是宇宙的，因为我们的成分要么是原始的，要么是恒星衍生的。
生命的主要功能表现是：新陈代谢；再现性；细胞组织；生长周期和对营养的依赖性；呼吸（在某些类型中）；（通常）某种运动；进化改变的倾向，以及某些类型的光合利用。此外，智能生活的特点是意识、推理、抽象、依赖记忆、交流、时间意识和其他存在要素；自由意志和“灵魂”是一种更形而上学的性质，更难证明为现实。
如果地球定义了标准状态，如果生命要形成和生存，就不会有重大偏差，那么支持生命的行星的物理和化学性质只能在很窄的范围内发生变化。一个星球必须有可接近的活性碳，能够聚合（有些人假设有一种替代元素，硅，作为维持生命的复杂分子的基石，但没有这样的化合物被成功地合成和制造成像碳生命一样的功能）。似乎（但并非完全确定）水也是必不可少的。如果是这样，在像地球这样的环境中，这就限制了生命的温度范围。 起源 到0到100°C的冻结和汽化（沸点）值（然而，一旦形成生命，就发现生命存在于温度越来越高和越来越低的情况下，但通常存在于液态水中）；目击，“吸烟者”，它拥有共生的专门生命，排出超量的气体。海床上活动的发散脊上的食用水和蒸汽）。氧和氮的大气有利于多种生命形式；没有空气或含有甲烷和硫化合物等有害化学物质的行星往往抑制生命。
如果这些条件及其范围确实是限制因素，那么在给定的行星系统中，只有少数行星（如果有的话）适合生物的起源、发展和持续存在。因此，虽然目前可能有数十亿颗行星普遍存在，但只有一小部分适合维持生命。这些将被限制在距离他们的恒星较远的地方，那里的温度在适当的范围内允许 水 处于适当的状态（不受化学约束或加热，使所有物质蒸发并逃逸到空间）。它们将具有适当的尺寸，以维持促进大气。它们的化学特性将使分子（最有可能是碳基）的产生能够随着时间的推移演变成具有足够复杂性的有机分子，从而有资格获得“生存”的地位。
在太阳系，主要是在结冰的卫星上，火星上和彗星上都发现了水。在太阳系之外寻找这种化合物的工作终于取得了成功。天文学家现在已经在CW狮子座周围发现了水，这是一颗生命垂危的富含碳的恒星，距地球约500公升。据信，这些水现在是恒星周围数十亿彗星产生的蒸汽，因为它在爆炸阶段迅速释放出热量。
迄今为止，作者对生命起源的最好回顾是1999年保罗·戴维斯的著作， 第五个奇迹：寻找生命的起源和意义 西蒙和舒斯特。
我们所发现的在地球上运行的进化机制——在变化的条件下，在遗传过程和自然选择的帮助下，转变为多样的、通常更复杂的形式——是否会导致其他地方的智能生命，到目前为止只能是猜测的主题（缺乏任何直接证据）。但是，再一次，考虑到大量有利的行星——几乎可以肯定是数百万颗——分布在数十亿个星系中，这并不令人惊讶，也可以预料，有朝一日，具有意识和其他智力方面的有机体将与之进行交流。我们支持宇宙生命的论题。推测这些“外星”思想家是否对智能设计师（造物主或上帝）的概念有一些洞见，以及他们是否像这里大多数人一样相信“灵魂”之神的特殊天赋注定会以某种形式不朽，这是一种挑衅。
请注意，我们在这一页上进展得很好，没有提到科学家和外行中最喜欢的话题，他们推测了我们星系中智能“外星”生命的可能性和后果，并通过合理的推论，推测了大多数其他星系中智能“外星”生命的真实性。她说：“过去，这些生物在他们的宇宙飞船（UFO）中有时会造访我们，这是一个推论，即我们地球上是否有机会通过太空旅行的方式造访其他行星。”根据目前的知识，任何地外行星几乎肯定不会起源于任何其他太阳系行星，而是会从遥远的地方到达外层空间。反过来，我们必须通过第一次到我们的一个或多个邻近行星旅行来获得太空旅行的经验。也许在一些读过这些词的人的有生之年，这会发生。但是把这次旅行扩展到其他星球- 星际旅行 在银河系内——可能不会在这个时间段内发生，尽管100、500、1000、100万年后，科学和技术的进步会带来这一点。但是，必须克服复杂性和局限性。
到目前为止，星际旅行最大的问题是距离。一个简单的例子说明了这个困难。最近的恒星是近半人马座，距离4.2光年（实际上，距离0.1 l.y.较远的阿尔法半人马座是一个更好的选择，因为它的大小），或者距离地球42万亿公里（260亿英里），将是一个合理的第一目标。为了帮助您可视化这些距离，请看这个图表（距离以天文单位表示 [1 a.u.是地球和太阳之间的距离，即1.49亿公里~9300万英里] ）
如果有人驾驶的宇宙飞船以与“先锋10号”实际脱离太阳系时相同的速度离开太阳系，即60000公里/小时（37000英里/小时），那么到达这两颗恒星中的一颗大约需要80000年。（而且，在返回地球的同时，除非选择单程旅行，那么至少是总数的两倍。）这显然在当今思维的心理学下是不切实际的。解决办法应该是显而易见的：地球人必须建造一个航天器，它包含了维持长寿命所需的所有材料和物资。其中最主要的是食品、水、氧气和其他必需品。那么，即使人类的寿命可以延长，战略仍然必须是：通过繁殖不断地在船上再造人类，使那些到达半人马座阿尔法星的人（希望我们能在那里发现行星；到目前为止还没有发现任何行星）能够在未来的几代人中生存。未来延续生命的道路。如果有证据表明行星能够维持生命，那么到其他更遥远的恒星旅行可能更有吸引力。当然，在这次发射的时候，地球上数十亿人中可能有一些志愿者愿意出发；如果我们开发出合适的技术，旅行者可能需要同意被放置在某种暂停的动画中（一个人体模型）。人们通常建议用以兹结技术使生物进入冬眠状态）。这样的旅行至少可以满足四个动机中的一个：1）人类天生的需要 探索 （2）和/或希望与其他人建立联系和交流知识 文明 （3）和/或迫切需要 幸存 如果地球可能变得不适宜居住；（4）和/或决定 殖民地化 另一个（无人居住的）星球，有适合生物生存的条件，或者如果发现有智慧的生物 解决 和他们在一起。
然而，本教程的大多数读者会判断长时间旅行场景（有或没有冬眠）是相当不受欢迎的，即使是利他主义的。还有别的选择吗？是的，如果我们能找到比目前所达到的速度更快的新的空间推进方式。例如，让惯性速度达到光速“c”的0.2。如果这在发射后不久发生，宇宙飞船应该在5 x 4.3 l.y.，或21年（地球时间），或42年以上的往返中到达半人马座阿尔法。理论上，如果航天器在接近光速的情况下达到一个速度，这一过渡时间可以大大缩短。然而，相对论效应将发挥作用（见本节前言），包括太空旅行者和地球上其他人之间的差异老化。因此，时间的膨胀会使地球上的人们觉得高速旅行比4.2年加上在光速下的调整时间要长。
成功和安全还需要考虑许多其他因素。也许排在第一位的是找到能够达到这些高速度的推进系统（相当于光速的一小部分）；达到这样的速度需要巨大的能量消耗。目前还不清楚，但一些关于可能性的合理建议已经浮出水面：离子发动机、反物质发动机、受控核过程、引力“吊索”、推动光帆的激光束，以及用于强大推进系统的各种创新但具有推测性的机制。TEMS。量子思维的思想家们可以想出依赖于“虫洞”和“量子隧道”、“时间扭曲”等的方案。一个长镜头取决于假设的“超光速子”存在的证据，即比光速更快的粒子；如果是真实的和可接近的，就需要一些技术来利用它们来帮助推进。无论推进系统最终被证明是可行的，一个必要条件是它是一个与航天器一起运行的系统（而不是一开始就“一次发射”推进），以便始终有一种方法进行航向修正、机动、处理不可预见的、可能的着陆以及最终的着陆。如果这是任务要求，返回地球。如果我们把对太空旅行可能性的预测建立在过去两个世纪科学和技术的巨大进步的基础上（现在看来似乎是呈指数增长），那么我们有理由期望星际旅行的可能性在不太大的变化中变成现实。永恒的未来（比如说，在这个千禧年）。如果这真的发生了，那么对位论点是外星人“在那里”可能在我们前面，事实上已经访问过地球——如果我们被认为足够有趣的话。
这些最后的段落无疑对一些人来说很吸引人。有很多书专门讨论这个令人难以置信的话题。这些都是在互联网上引用的；只需使用您的搜索引擎来查找诸如“太空旅行”、“星际旅行”或类似的关键词。作者发现许多人讨论了外层空间探索的潜力和困难；以下是两个网址： (1) ； (3)
总结太空旅行的艰难现实：1）目前和可预见的技术还远远不能使这种旅行成为可能、安全和有价值的；2）在时间上（可能是几个世纪），人类可以学习到足够的知识来从事这种努力；3）几乎可以肯定的是，载人旅行将在无人驾驶宇宙飞船来证明这项技术的可行性；4）如果人类生存下来（或进化成某种能够控制自我毁灭的各种威胁（战争、环境虚无主义），那么有一天去其他星球旅行是不可避免的；5）平均来说时间，我们应该继续清点合适的行星，并在其他地方寻找智慧生命（SETI），以发展到候选行星旅行的动机；我们还应该寻找地球曾经被访问过的任何证据（费米悖论：如果外星人已经来到地球，正如我们所预期的那样，因为从统计上讲，如果智慧生命在宇宙中广泛存在，那么我们为什么没有发现他们来访的任何有效迹象呢？）
在写下上述关于太空旅行的评论之后，对于外行来说，这是一篇关于太空旅行可行性的优秀文章，标题为 星际迷航 由W.S.Weed发表于2003年8月的 发现杂志 . 这是很值得一读，认识到潜力和问题，甚至访问附近的恒星。我们将在这里列出5个被审查的推进系统：原子火箭；核聚变：反物质；激光帆；和聚变冲压发动机。目前，技术离实现一个功能系统还差得很远，但这些概念似乎都是可行的。在几十年内，这些系统中的一个或多个，可能还有其他尚未设想的系统，可能会成为实用的工作模式，可以推动太空旅行者以0.1到0.8的光速飞行。讨论的大多数系统都要求船上的人类必须花费40到100年的时间才能到达附近的恒星。他们将面临的各种问题：食物/水；空气；过度的引力效应；辐射威胁，以及，至少，心理调整都是可以解决的，但需要从现在的能力中进行相当的改进。当然，年龄问题（如果没有接近光速就没有帮助了）可以通过船上繁殖和出生来解决，也就是说，依靠几代人。
也许这就是引入注意事项的要点。对未来的预测很大程度上还不清楚人类或随后的进化分支（改进）的持续时间，甚至是持续时间。-将继续居住在地球上。根据目前的一些趋势，我们自己可能会在一颗超级小行星中做智能生命，或者一颗超级小行星可能会熄灭我们。这是继续寻找方法的一个动机，以摆脱我们太阳系的局限，寻找围绕其他恒星的新行星系统。还有另一个令人信服的原因，如图所示：
因此，地球和它的兄弟姐妹们最终注定会被太阳中的燃料耗尽，这将导致与红巨星阶段相关的灾难性事件（如果生命仍然存在的话）（见20-5a页）。即使在未来50亿年之前，如果在未来的10亿年内没有找到应对措施，严重的变暖可能会毁灭生命。或者，最终的世界末日场景：人类，或某些连续的属或新类型的智力，通过自己的行为来摧毁“自己”（常见的例子-完全核大屠杀）。然而，不知怎么的，我在这个时候并没有感觉到太多的个人关注，因为我很高兴地相信，人类在未来将足够成熟，以确保他们能够控制自己的生存。
在第20节结尾处，对宇宙学及其天文学基础的思考，对一个人的大脑来说，是一种真正令人谦卑的经历。奇怪的是：在一个巨大的宇宙中，有一个微小的点上存在着被称为“意识”的东西，并且人类的头脑（例如你的头脑）能够构想并开始理解这个宇宙不断被发现和精炼的属性和历史的真相。最后，认识到所有的生命——无论是人、动物/植物还是无生命的物质——在本质上都是惊人的宇宙学：我们身体中的所有原子都曾被包含在恒星或星际空间中；我们的部分在某种意义上有几十亿个耳朵和它们的原子成分，即使经过多次分散和重新组装，也将持续至少与现在的宇宙一样长的时间——估计会持续50年或更长的时间。从某种意义上说，我们的本质将达到某种可能的不朽，因为在我们当前的原子排列之前的许多化身还没有发生。但是，从谦逊的角度来看，也许“我们并不孤单”，当然我们也不是已知宇宙的中心；我们的重要性是 自发性 我们在宇宙人口中的排名可能只是平均水平。
对于大多数读者来说，宇宙学这一节无疑是沉重的负担。有些人可能会受到鼓舞，希望学习更多。请参阅从访问的前言链接 page 20-1 关于作者在编制本概述时参考的书籍：
对于那些希望通过插图了解更多天文学知识的人，我们希望引导您访问一个网站，该网站允许您查找更多关于本附录迄今为止所涵盖或涉及的大多数主题的图片和文本信息。美国国家航空航天局戈达德天文学家已经建立了一个网站，其特点是许多以前的 Astronomy Picture of the Day (APOD) . 在搜索框中，您只需输入一个主题，例如年轻的恒星、超新星、黑洞、螺旋星系、行星等。如果该类别存在，则会发送一个带有副标题和图片链接的连续文本。这可能是一次冒险。
最后，这里是一个小测验，实际上是一个网页，它提出了许多来自那些访问过这个网站的人的问题（fac）。既然你已经完成了这一部分，那么其中的许多问题你应该能够回答。其他人谈论的话题可能以前没有被考虑过。还有一些人对我们提出的想法进行了简要的回顾，但可能会给你一个不同的观点，或者会提供补充信息。无论如何，登录到 "Ask the Space Scientist" 选择一组明显属于宇宙的主题。但是，你也可能想看看天文学组，甚至其他一些学科。
一些附加评论
For the curious, these paperback books by Paul Davies offer valuable insights into both scientific and metaphysical aspects of Cosmology: God and the New Physics and The Mind of God [especially Ch. 2]., Touchstone Books, Simon & Schuster, Inc.; this author considers the question of life elsewhere in the Universe in Are We Alone: Philosophical Implications of the Discovery of Extraterrestrial Life, Basic Books, 1995. Dr. Davies has followed up these books with an extremely insightful and provocative article in the September 2003 issue of The Atlantic Monthly entitled "E.T. and God" - highly recommended for its synoptic overview.
一本将宇宙学发现与基督教上帝相关的教义联系起来的书是 超越宇宙 作者：Hugh Ross，牛津出版社，1996年。考虑到宗教信仰和对物理宇宙的观察不一定是不相容的，一个平衡的回顾是 当科学与宗教相遇时 作者：伊恩·巴伯，哈珀，1999年。如本节所述，与纯自然和自发宇宙相反的论据的一般概述是 A Case against Accident and Self-Organization 罗曼和利特尔菲尔德。
2002年3月杂志 第一件事 这本书涉及哲学、神学和社会秩序方面的话题，是弗雷德·希伦（Fred Heeren）写的一篇关于宇宙其他地方生命的可能性及其对人类影响的杰出评论，题为 在宇宙中独居？ ，提供了关于发现太阳系以外的智能生命将如何影响和改变地球居民对其在宇宙中的地位和作用的看法的全面而具有启发性的见解。强烈推荐！截至2002年8月，全文仍然在线 URL .
两个互联网网站，解决了其他世界的可能性，外星生命，以及这些生命和宇宙学对我们世界的宗教的影响，是由 Florida Today 和 Stanford Encyclopedia （后者相当沉重）。
一篇有趣的文章论述了人类原理在宇宙学思想中的应用 Victor J. Stenger 在Internet上找到。在这篇文章中，斯腾格反对最近科学和宗教之间和解的复苏，因为这仍然充满着错误的前提。他得出的结论是，纯自然宇宙是一个非常真实的可能性，但是，在对智能设计的概念进行贴现的同时，他并没有基于对其虚假性的一些压倒一切的证据将其排除在外，而是将其包括在可能性列表中。我们强烈建议您阅读本文并思考其后果。那么，你不妨考虑一下他的文章 The other side of time .
最后（但希望不是最不重要）你可以选择点击 here 在一个派别——保守的神创论者——和另一个——进步的科学家——之间的社论版上，一个派别——保守的神创论者——和进步的科学家——讨论神创论者在其中的作用时，读到作者（NMS）写给当地报纸（新闻企业）的两封信。创造我们刚刚研究过的宇宙。这两封信中的观点概括了我对上帝不存在的概念的哲学/科学交织的发展观点。如果你好奇的话，就读这些信。
主要作者：Nicholas M.Short，高级电子邮件： nmshort@nationi.net