中文版序言

每個人可能都想過這些大問題：我們在宇宙中是孤獨的嗎？我們從哪里來？人類將走向何方？在過去的幾個世紀里，這些都是哲學家喜歡思考的問題。但隨著技術進步，如今這些問題已經進入了自然科學的范疇，因為我們逐漸可以用客觀的數據代替哲學的沉思，從而對這些問題做出有效的評估。這個科學領域就是本書所講的天體生物學，它囊括了上述古老問題，主要研究宇宙中生命的起源與可能的多樣性。

總的來說，天體生物學研究包含四大支柱方向。第一個是地球上生命的起源與演化。迄今為止，地球生命仍然是我們認識生命的唯一實例，而且關于生命的諸多謎團仍待解決，包括生命是如何起源的。第二個是搜尋太陽系中的其他生命。比如，我們的鄰居火星和金星上是否存在過生命？抑或是，外太陽系中冰衛星的冰下海洋里有生命存在嗎？第三個是對太陽系外圍繞著其他恒星運行的行星，即系外行星的研究。當前，我們認識到，銀河系中大多數恒星都擁有至少一顆圍繞它運行的行星。其中，有不少系外行星的運行軌道處于其恒星的宜居帶中，適宜表面存在液態水。最后，天體生物學的第四個支柱方向是對宇宙中其他智慧甚至技術生命的搜尋。在未來的某一天，我們有可能在宇宙中其他地方找到所謂的“技術標志物”，即技術文明顯著改變環境的證據嗎？

像世界上其他優秀文明一樣，中華民族自古以來一直著迷于探索宇宙的本質。例如，東漢博學多才的天文學家張衡（78—139，以發明地動儀而聞名）已經提出了宇宙的無邊界性。大約一千年后，宋元之際的思想家鄧牧（1247—1306）在其作品中也推斷，無窮的宇宙中應該存在眾多人類居住的世界。20世紀50年代，人類進入太空時代，發射了許多人造航天器，對太陽系中的行星和衛星進行了持續的探索。與此同時，超大口徑的地面望遠鏡和空間望遠鏡正在觀察類太陽恒星周圍地球大小的行星，識別其大氣中是否含有潛在生物圈產生的氣體。隨著探測器和信號處理技術的不斷進步，人們重新燃起了對于尋找技術標志物的興趣。在自然條件下，細胞生命的起源與演化可能可以產生人等由有機物組成的智慧生命。不同于自然演化過程，人類正在創造擁有人工智能和自主能動性的先進機器人，并且相較于它們的創造者，這些機器人可以存在于更嚴苛的行星環境中，包括一些沒有大氣的天然衛星。因此，對于潛在地外技術標志物的搜尋可能不僅限于傳統的宜居行星。

但是我們依然好奇，在仰望夜空時，我們面對的究竟是一個了無生機的、受控于已知物理與化學規律的宇宙，還是一個擁有眾多居住著奇妙地外生命的行星（也許還有衛星）的喧鬧大觀園，只不過我們現有的探測技術還無法觀測到這些生命的存在？也許，宇宙中的某個角落也存在具有意識，甚至已社會化的生物？對于這些問題，天體生物學家們孜孜不倦，希望在本世紀找到答案。正是在這種背景下，我很高興這本書可以和占世界人口近六分之一的中國朋友見面。親愛的讀者，我希望你們通過閱讀此書，可以領略天體生物學這一年輕但蓬勃發展的學科，跟我一起享受思考生命的本質及其宇宙意義等問題的非凡樂趣！

戴維 ·C.卡特林

美國西雅圖

2024年11月