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我们生活在宇宙之中，对宇宙的理解却十分有限。很多人都不清楚人类探索宇宙的原因是什么？《太阳系简史》是文津图书奖得主汪诘精心打磨、多次修订的成果，它用16个章节，涵盖了近30年来人类探索太阳系的重要事件，而且收入了近一百张宇宙图片，图文并茂、内容风趣，全景展示了人类探索太阳系的伟大征程。

这本书有三个看点。

*个看点是“新”

太阳系中*有可能存在外星生命的地方是土卫二的冰下海洋；火星上存在液态水；冥王星的天空是蓝色的。如果你不知道这些，那也许你对太阳系的认知还停留在上个世纪。这本书中有很多新奇的知识点，还详细讲述了科学家是怎么找到这些答案的，寻找答案的过程远比答案本身更有趣。

第二个看点是“趣”

天文学*的魅力就是看科学家们怎样用极其有限的证据，推理、还原出真相，推理的过程往往让人大呼过瘾。科学家们展现出来的睿智，比福尔摩斯更厉害。《太阳系简史》像侦探小说一样，营造悬念、抽丝剥茧，在一起解密的同时，你也能了解科学家们是如何探索太阳系中的世纪谜题的。

第三个看点是“全”

《太阳系简史》包括了近30年来，人类在太阳系中的重要发现，作者通过故事把知识点串联起来，形成完整的太阳系探索简史。其中不乏曲折精彩的火星探索史，更重要的是，这些故事都是正在进行时，我国的“天问一号”很快就要抵达火星，中国科学家也将加入“火星侦探团”。

前言

章 火星来客ALH84001

第二章 去火星上找到水

第三章 火星甲烷之谜

第四章 火星探索正在进行时

第五章 欧罗巴的深渊

知识专题1：生命指征物质

第六章卡西尼号的远征

第七章恩克拉多斯的喷泉

第八章新视野号的三条命

第九章重新认识冥王星

第十章水星上有水吗？

第十一章水星身世之谜

第十二章嫦娥四号在月球的背面发现了什么

第十三章九死一生的隼鸟号

第十四章隼鸟2号的着陆囧旅

第十五章帕克号的太阳之吻

第十六章朱诺号在木星的三大发现

知识专题2：了不起的航天探测器

第十七章 与拉玛相会

汪诘

中国科普作协会员、科普联盟“科学声音”执行秘书。《时间的形状——相对论史话》获第八届文津图书奖，科幻小说《时间囚笼》获第十八届百花文学奖，《如果你跑得和光一样快》获2020年“我喜爱的童书·知识类”十佳。另著有《星空的琴弦》《亿万年的孤独》《未解的宇宙》等十多部作品。执导（编剧）的科技馆特效影片《令人惊叹的宇宙》，获2020年“中国科普作协科学影视片”金奖。热门科普纪录长片《寻秘自然》编剧、总导演。

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编辑推荐

★  文津图书奖、百花文学奖得主汪诘新作，汪诘是国内知名的科普作家，曾写过《时间的形状》《星空的琴弦》等著名作品，深受不同年龄段的学生和读者的喜欢，也常驻各大科学博物馆，为科普爱好者们讲述生动迷人的科学故事。

★  比百科全书还涨知识的宇宙生命发现史，火星、土星、冥王星，到底太阳系的下一个生命究竟在哪里？如何才能探索地外星球、发现宇宙奥秘？本书以人类探索太阳系为主线，涵盖数学、物理、化学、生物等学科知识，波澜壮阔、干货满满。

★  学习力、思考力与科学精神养成的读物，科学思维讲究求真、论证，在轻松有趣地阅读科学故事的过程中，轻松掌握一流科学家的思维方式。

★  数年打磨、三次修订，新增了近百张珍贵图片、两大知识专题和太阳系探索全景海报。

★  底稿“太阳系新知”及同名节目备受追捧，百万读者多次催更，希望出版新书。

★  天问一号成功发射，相信不久的未来，五星红旗将出现在火星的土地上。

★  每一次仰望星空，我们都希望能找到未知的自己。

书摘插图

章 火星来客ALH84001

我们的故事要从1996 年8 月7 日，美国东部时间下午1点15分开始。

这一天，风和日丽，在白宫的南草坪上，时任美国总统比尔·克林顿（Bill Clinton）面带笑容地走到一个小小的发言台前，从容地拿出讲稿，朝前方看了一眼，然后说：“世界上一些杰出的科学家，经过数年的探索和几个月的深入研究，终于得到了今天这个结果。如果这一发现得到确认，它肯定会成为科学界发现的令人惊叹的宇宙见解之一。可以想象，它的影响深远，包含的意义令人敬畏。尽管有希望解答人类一些古老的问题，但它也提出了另外更触及根本的疑问……”

克林顿的白宫讲话轰动了全世界。一时间，全球所有主流媒体的头版头条都是关于这项重大新发现的报道。据我所知，这也是美国总统次就一个科学新发现给予如此高的重视。著名的美国天文学家卡尔·萨根（Carl Edward Sagan，1934—1996）这样评价：“这些结果如果得到证实，将成为人类历史上的一个转折点。”4个月又13天后，卡尔·萨根告别了人世。

要想知道克林顿到底宣布了一项什么重大发现，得听我从头跟你讲起。

在克林顿白宫讲话的12年前，也就是1984年的夏天，在美国南极考察站的所在地南极的艾伦山，地质学家罗伯塔·斯科尔（Roberta Score）开着雪橇车在基地附近闲逛。她突然注意到，在前面不远处有一块土豆大小的黑黢黢的石在南极发现的每一块石头都很值钱。因为这片大陆覆盖着几千米厚的冰雪，终年人迹罕至，如果在白茫茫的冰原上发现了一个小黑点，几乎可以肯定那就是一块来自天外的陨石。因此，在南极捡陨石成了各国南极科考队一项重要的日常工作。我国的南极科考队已经捡了1万多块陨石，全世界科考队捡到的南极陨石总数至少超过4 万块。

所以，斯科尔捡到这么一块陨石时并没有怎么激动，她只是按照操作流程将它包好，贴上标签，标签上写着“ALH84001”，其中“ALH”是艾伦山的简称，“84001”表示是1984年发现的块陨石。因此，这块陨石的中文名称是“艾伦山84001”。它随后被送到了位于休斯敦的约翰逊空间中心陨石实验室保存。斯科尔当然想不到，12年后，“艾伦山84001”这个名字将出现在全世界各大报纸的头版头条上。

在许多陨石的内部都包含着极微小的气泡，这些气泡里隐藏着陨石身世的秘密。艾伦山84001在约翰逊陨石实验室静静躺了10年，终于在1994年轮到它接受“体检”。这块陨石就像童话中的灰姑娘一样，因为这次体检而彻底改变了命运。科学家们通过分析陨石中的气泡发现，这块陨石竟然来自火星！它一下子就成了众人瞩目的“火星王子”。当然，仅仅是“火星王子”这个身份，那还远远不值得克林顿发表白宫讲话，这仅仅是一个开端。

你可能会好奇，科学家们凭什么就能肯定它来自火星呢？这就要仰仗1976年在火星成功着陆的海盗1号（Viking 1）和海盗2号（Viking 2）火星探测器的研究成果了。海盗号探测器成功地采集了火星大气的成分，并将数据发回了地球。这些大气成分的数据就成了鉴定陨石身份的关键证据。艾伦山84001的气泡数据分析结果与火星大气成分相符，这块陨石极有可能来自火星。要特别说明的是，发现来自火星的陨石并不算是特别重大的发现，因为此前已经发现了很多块，艾伦山84001只不过是12块来自火星陨石中古老的一块，它大约有45亿岁。

通过放射性同位素年代测定以及其他一些复杂的物理分析，科学家为我们还原了艾伦山84001的身世：大约在1.5亿年前，火星表面遭受了一次严重的小行星撞击，无数的火星岩石被抛向太空，速度超过了火星的第二宇宙速度。这些被抛向太空的岩石在太阳系中游荡了一亿多年，大约在1.3万年前，艾伦山84001被地球俘获，坠落在了南极的冰天雪地上，终被斯科尔捡到。

这简直就是一个传奇啊，不过更传奇的还在后面。艾伦山84001被认定是火星来客后，立即引起了许多科学家的兴趣。对于火星陨石，当时科学家们感兴趣的研究课题是证实火星上存不存在水。1996年，行星科学家拉尔夫·哈维（Ralph P. Harvey）和地质学家小哈利·麦克斯温（Harry Y. McSw een Jr）在《自然》（Nature）杂志上发表了篇对艾伦山84001的分析论文。不过，这篇论文很遗憾地指出，艾伦山84001中包含的是非水生物质。也就是说，这块陨石无法证明火星上曾经存在水，继续研究的价值不大。

《自然》杂志可是权威的科学期刊之一，假如艾伦山84001不是在哈维他们研究的同时，又受到了另外九名科学家的关注，那么很可能就再也不会有后面的故事了。每一个传奇故事的背后都会有一系列的幸运和巧合。哈维他们的论文发表后， 又过了仅仅一个月， 美国国家航空航天局（NASA）约翰逊航天中心的天体生物学家大卫·麦凯（David S. McKay）和他领衔的九名科学家小组宣布：在艾伦山84001中发现了一种叫多环芳烃（PAHs）的物质，而且可以用生命过程来解释它的存在。这等于宣布了火星在45亿年前就很可能出现了生命。更令人震撼的是，他们还公布了一张照片，这是电子显微镜拍摄的陨石内部的高分辨率照片，在这张照片上有一个蚯蚓形状的物质，外形非常像是某种细菌，但它还不到头发丝的1%那么粗。

照片一出，天下哗然，有人把它比喻为20世纪上天送给人类的后一份大礼，各种媒体的震惊标题也是满天飞舞，好不热闹。于是，就有了本书开篇提及的那一幕，时任美国总统克林顿在白宫南草坪宣布了这一重大消息，顺带还宣布，美国将在第二年，也就是1997年的独立日这一天把人类历史上辆火星车送上火星。NASA没有让克林顿的牛皮吹破，这就是后来成功登陆火星的火星探路者号（Mars Pathfinder, MPF）所携带的火星车。

大卫·麦凯等人轰动全世界的研究成果，在克林顿讲话的8天后发表在了另外一本与《自然》齐名的权威科学期刊《科学》（Science）杂志上。大家记住，科学界的名言是：“非同寻常的主张需要非同寻常的证据。”艾伦山84001中含有疑似火星微生物的遗迹，这百分之百是一个非同寻常的主张，那就需要有非同寻常的证据来证明它。

我们逐一来看一下大卫·麦凯提出的四个证据。

个证据：艾伦山84001中检测出了一种被称为“多环芳烃”的有机化合物，而且他们排除了地球污染的因素。在地球化石中，这种有机化合物一般都与腐坏的生物有关。换句话说，在地球环境中，要产生多环芳烃一般都需要腐化生物的参与。

第二个证据：艾伦山84001中含有某些特定的含铁和含硫矿物的沉积，在地球上，这些矿物可以是某些细菌的代谢产物。

第三个证据：这可能是有力的一个证据，在艾伦山84001的碳酸盐矿物的边缘聚集着排列有序的磁铁矿，也就是四氧化三铁（Fe3O4）晶体微粒。从这些晶粒的大小、形状和精致细节来看，它们与地球上那些能消化磁铁矿的细菌所制造的晶体微粒类似。

第四个证据：这也是直观、受媒体欢迎的证据。就是那张电子显微镜的照片，一个细菌状的结构。

单独看这四个证据中的任何一个，都难以构成铁证。例如，多环芳烃并不总是与腐化生物有关，在一些特殊的自然条件下，多环芳烃也能形成。第二个证据与个证据面临同样的问题。第三个证据也面临诘难，地球上的微生物制造磁铁矿是为了利用地球的磁场来帮助引导方向，但是，火星的磁场还不到地球磁场的0.2%，微生物凭什么也会演化出生成磁铁矿的能力呢？第四个证据虽然看起来很酷，但火星上的这个微生物也未免太小了吧，只有几纳米大，即便用当今的显微镜也无法看到它们的细胞壁。因此，要认定它们是生物而非恰好是某种天然的形状，实在有点困难。

但如果把这四个证据放在一起，那么用火星微生物来解释就会变得简单，需要的假设也少。任何科学结论都需要经过独立第三方的审查，尤其是如此惊人的结论，就更加需要超严格的审查。

在克林顿讲话之后不久，NASA的时任局长丹尼尔·戈尔丁（Daniel S. Goldin）就邀请了声名卓著的古生物学家J. 威廉·舍普夫（J. William Schopf）对自家的研究成果进行独立评估。这位舍普夫可谓当仁不让的人选，他发表过多篇重量级的、有关远古地球生命证据的论文。并且，丹尼尔·戈尔丁并没有要求舍普夫亲自对陨石进行研究，只是要求他对已经发表的证据做出独立的评估。

经过仔细而慎重的评估后，舍普夫发表了自己的结论：不能排除艾伦山84001受到地球环境污染的可能。具体说来，舍普夫认为非生物作用以及艾伦山84001在南极停留的这1.3万年，其受到的地球环境污染都可以留下上面提出的那四个证据。但是，舍普夫也承认，火星微生物也是一种可信的解释。只是目前的资料还不足以清晰地指出哪一种解释才是正确的。

换句话说，火星远古微生物并没有经受住科学共同体的严苛检验，但这并非盖棺定论，结论并没有被推翻。对于科学家们来说，要想继续给火星微生物假说增加可信度，有两个必须完成的艰巨任务：个任务是证明火星至少曾经有水；第二个任务是从火星上带一块确保没有受到地球污染的岩石标本回来。

火星上到底有没有水？破解这个谜团将成为1996年后人类探索火星为主要的目标，没有之一。我们迫切地想知道，火星现在有没有水？过去有没有水？我和你都是幸运的，因为这个问题现在已经有了确切的答案，而卡尔·萨根先生只能带着强烈的好奇告别人世。

2015年9月25日，星期五，NASA突然发布了一篇新闻稿，内容只有寥寥数语，但是劲爆。新闻稿里说：“NASA宣布已经解决了火星的未解之谜，一项重大的科学发现下周将在NASA总部揭晓，我们周一见。”好一个周一见，吊足了人们的胃口。在我的印象中，NASA还是次这么吊人胃口。于是，全世界的科学迷都在热烈地讨论着周一到底要宣布什么重大发现。难道说，NASA在火星表面发现了地外生命？没有什么发现能比这个更重大的了。但是，我当时就觉得不可能，因为有了1996年的那次经验，如果真发现了地外生命，那么召开发布会的应该是白宫而不是NASA，奥巴马肯定不会放过这种青史留名的机会。

令人无比煎熬的三天终于过去了，周一到了，发布会来了。NASA郑重宣布：“火星并不是预想中干燥荒芜的星球，在某些条件下，我们在火星上找到了液态水。”

美国《国家地理》（National Geographic）杂志在报道时用了“权威的、可靠的”这种字眼。那么，NASA到底找到了什么证据呢？火星上的水到底是怎样被发现的呢？火星上有多少水？这些水都在哪里？

媒体评论

比科幻大片还好看，相信读过这本书的人都会爱上科学、爱上天文探索！——曹天元，《上帝掷骰子吗？》作者

这本书名为“简史”，实则以生动、风趣的笔触，描述了人类在近三十年新航天时代，对太阳系各主要天体开展新探索的科学故事和新知，该书的内容十分新颖，老少咸宜，相信它一定会充分满足你的好奇心和求知欲。——林清，上海天文馆（上海科技馆分馆）工程建设指挥部副总指挥，上海市天文学会副理事长

这本书中有许多期待、沮丧、欢呼和难以忘怀的时刻，还有激情迸发的故事，这是探索太阳系的史诗，赏心悦目和科学精神俱佳。——张双南，天体物理学家，中国科学院粒子天体物理重点实验室主任

真的是大开眼界！太空探索、星际穿越，这么浪漫的太阳系冒险，看得太过瘾，完全停不下来。——陈思进，央视大型纪录片《华尔街》《货币》学术顾问，科幻科普作家

我们的征途是星辰大海，然而人类发射的飞行器才刚刚爬到太阳系的边缘，在宇宙面前个人是渺小的，人类的努力却是无限的，《太阳系简史》展现了航空*伟大的努力，是一首了不起的人类赞歌！——陶黎纳，疫苗专家

前言

前言

天文是科普类节目的一个大题材，我也写过一本讲天文史的作品——《星空的琴弦：天文学史话》，而我的书架上也有很多讲天文的书。我发现，现在一说起天文，大家关注的似乎都是太阳系以外的事情，例如系外行星、超新星、黑洞、宇宙大爆炸、引力波、暗物质、暗能量等，而我们身处的太阳系好像被遗忘了。我想，可能是因为大家觉得太阳系已经没有太多秘密了。探索太阳系的高峰是四十多年前的旅行者号（Voyager）探测器的世纪之旅，时间已经很久远了。所以，一讲太阳系就好像有点炒冷饭的感觉。但是，这真的是一个错觉。真实的情况是，从数量上来说，人类在太阳系内的天文新发现依然有很大优势，而人类对太阳系的探索自旅行者号后从未停止。在近的 20 年中，我们对太阳系有了很多颠覆性的认知，这中间也发生了很多极为有意思的故事。在准备资料的过程中，我一次又一次地被发生在 20 年之内的一个个科学探索故事深深吸引，太阳系再次向我展现了它令人惊叹的一面。而我对太阳系的认识，也有了重大的升级。

本书的初稿来自我的自媒体电台“科学有故事”，这是其中一个同名节目。次播出就得到了大量好评，很多听众都留言说对太阳系有了颠覆性的认知。这正是我期待的结果。因为这个节目的好评率超出了预期，我又趁热打铁推出了同名视频节目。为了寻找地球上那些与火星相似的地貌，剧组在甘肃拍摄了大量外景。在撰写视频版《太阳系新知》的剧本的过程中，我又查阅了大量资料，对文稿进行了很多修订，补充了很多新的资料。视频版在 2019年年底上映后，取得了热烈的反响和几乎是一致的好评。于是，我再次拿起笔，开始做第三次修订，这次的目标是要整合以前的口播音频稿和视频版剧

本，打造一本可以让您捧起来津津有味地阅读的科普书。

    在这本书中，我会为您讲述从 1996 年到 2019 年年底，人类在太阳系中探索的精彩故事。在 20 世纪初，人类对太阳系中存在外星生命充满了信心。那时候，从老百姓到科学家，大多数人都相信太阳系中一定存在外星生命，甚至是外星智慧生命。从 19 世纪 50 年代开始，人类开始发射宇宙探测器，有能力在太阳系中遨游。但令科学家们遗憾的是，发射的探测器越多，失望的消息也越多，我们的太阳系远没有想象中的美好。除了地球，整个太阳系，从行星到它们的卫星，都是炼狱般的世界。尤其让天文学家们失望的是火星，不但人们一度相信的火星人根本不存在，而且火星世界根本就是一个

毫无生机的大戈壁。

经历了以旅行者号探测器为代表的一段宇航黄金时代，大多数人的心目中留下的记忆是：火星上没有生命，整个太阳系都不存在外星生命。然而，进入21 世纪之后，随着众多火星探测器抵达火星环绕轨道或者登陆火星，天文学家们对火星有了全新的认识，火星存在生命的希望再次在众多天文学家的心中燃起。伟大的卡西尼号（Cassini）则全面刷新了我们对土星（Saturn）系统的认知。谁也没有料到，卡西尼号能带给我们如此多的震惊。假如现在你再去问一位行星学家：太阳系中存在外星生命吗？这位行星学家一定会给你一个令人充满希望的答案：这真的不好说。

现在就跟着我出发，我们一起去重新认识太阳系！

书籍介绍

我们生于斯，长于斯。 我们的过去在这里消逝，我们的未来从这里开始。 我们的好奇在这里得到满足，我们的智慧在这里不断延展。 这里是太阳系。 让我们一起飞越地球，到达太阳系的远方找寻万物的秘密，重现波澜壮阔的太阳系探索大历史。 16个章节，涵盖近30年人类探索太阳系的重要事件，从火星到冥王星，从小行星到星际天体，全景展示人类探索太阳系的伟大征程。