國家地理雜誌特刊：尋找下一個地球

一直以來，天文學家都懷疑銀河系中的其他恆星也有行星存在，不過望遠鏡卻無法偵測到這些幾光年外的世界。1995年，科學家公布發現一顆繞飛馬座51恆星運行的行星，飛馬座51距離地球50光年。飛馬座51b行星的質量是地球的150倍，距離母恆星只有800萬公里，這樣的距離僅僅是水星到太陽的六分之一，這顆「熱木星」（hot Jupiter）包覆著攝氏982度的大氣。

儘管它不適合居住，但仍是顆行星，它的發現證明了其他世界的存在，這些太陽系外的世界等著我們去發現。太陽系外行星發現的進展相當快，天文學家已經找到超過3400顆「系外行星」（exoplanet）。我們的銀河系估計有1000億或更多的行星存在，光是距離地球50光年的區域內，可能就有超過1500顆行星。
搜尋地球這樣的行星正在進行中，這類行星上可能會有生命存在。

第一章 地球：認識其他世界的關鍵

我們祖先在夜晚觀察天上的行星時，也曾經想像這些世界是否和我們的地球很相似。不過，當近代的天文學家把望遠鏡指向這些行星，卻只能看見一些模糊景像，一直到太空探索時代來臨，才解開我們長久以來的疑惑。
太空船所拍攝的影像揭開了行星地貌和地球地表變動之間的關聯，太空人繪測了月球和火星上的隕石坑，發現是小行星或彗星撞擊所造成之後，地質學家很快地就發現地球上也有類似的撞擊痕跡。而月球上的「海」其實是噴發出來的熔岩冷卻後所形成，這種地形在西伯利亞、印度和美國也看得到。火星上有些巨大的火山，面積是臺灣的五倍大，火星南北極有厚厚的冰冠，還有和地球上相似的峽谷和水道，可能都是水流侵蝕所造成的。
探索這些行星，並把它們跟地球比較，能夠幫助我們了解，地球仍然受到活躍地質作用的影響。藉由太陽系這個實驗室，我們能解開地球上的未解之謎。

第二章 宇宙創造性的破壞 : 小行星和彗星撞擊地球

45億年來，地球飽受撞擊，這個靶場就在我們的太陽系，子彈是小行星和彗星，是行星形成後留下來的碎屑。由岩石組成的這些小行星，原本是位在火星軌道和木星軌道之間一顆行星的原料，不過木星快速形成後，它的重力干擾了這顆行星形成，並把行星原料撒向四方，你可以在靠木星內側的四顆衛星上，看見它們表面傷痕累累的撞擊坑。
彗星在天王星軌道和海王星軌道之間形成，是塵埃和冰組成的雪球，受天王星和海王星重力影響，拋擲到太陽系各個角落，目前大部分彗星都位在冥王星軌道外的地方。
小行星和彗星的總數有數百萬顆，大小從房子到嘉義市般大都有，有些會靠近或穿越地球運行的軌道，如果地球受到較大天體撞擊時，天體的質量和速度會撞擊出光和熱，形成凹陷的隕石坑，這樣的撞擊會對全球造成災難。

第三章 地球表面的運動

在地表造成破壞和傷亡的地震、火山爆發和海嘯，都是板塊運動的結果；板塊運動是地球上重要的地質活動，由地函中的放射性元素衰變產生的熱，熔化了岩石所引發的。炙熱且較輕的物質從地心上浮，冷卻後再往下沉，形成緩慢的對流，對流的熔岩上方就是地球最外層地殼板塊。
板塊之間的碰撞形成山脈，板塊碰撞後往下沉的部分會形成海溝和火山，板塊之間相互滑動則形成巨大斷層。雖然有些板塊的運動很緩慢，但強烈地震發生後，你就能見證板塊運動的劇烈程度。我們在太陽系裡也發現類似的例子，例如金星的大斷層和火星地殼上的巨大峽谷。山脊、裂縫、山脈和斷層是行星地底活動的線索，我們的目標是學習如何在這變動的世界中更安然地生活。

第四章 來自地底的火焰：火山
火山是證明行星仍然活躍的證據，在太陽系各個角落皆有，大部分火山記錄了活躍的過去而不是現在。熔岩流重塑地貌，噴發煙塵中的氣體和灰燼改變了大氣。有些火山噴發持續數年，甚至數十年，而有些只是幾天。
地球上的火山造就迷人的風景，就像天堂般的夏威夷島和高聳的富士山。
不過，火山也帶來致命的危害，熔岩流摧毀生命及財產，噴發的雲和煙塵會造成航空運輸停擺好幾個星期。火山學家把地球上的火山與其他行星和衛星比較，試圖了解哪些因子決定火山為何、如何、何時爆發。這些對地球火山的研究，幫助我們解釋從水星到冥王星表面的熔岩流現象，揭露行星的過去、現在與未來。

第五章 在地表上流動的液體

太陽、重力和流水，共同構成地球上的水文循環，水蒸發、下雨又回到地面，並且受到重力的作用，慢慢侵蝕地表。
美國亞利桑那州世界聞名的大峽谷是由科羅拉多河侵蝕而成，河水流經在自地質史上歷經20億年才往上抬升1.6公里的岩床，而科羅拉多河只在600萬年內就鑿出大峽谷，以及附近許多較小的峽谷，將超過12兆公噸的沉積物沖刷到海洋。當行星地質學家第一次在火星看見類似的溪谷和峽谷，覺得非常有趣，因為地球不再是唯一受到水文循環形塑的行星。洪水的水道和山谷的脈絡顯示，在這顆紅色行星上曾經有劇烈的水文循環，雨水和融冰切割火星高地，形成了深谷，而洪水也曾經在巨大峽谷中怒吼。

第六章 冰雕地貌

想像一下，我們的地球不是一顆藍色的行星，而是白色的天地。大約在兩萬年前，冰原從北極延伸到北美五大湖，而且覆蓋了大部分的北歐地區，但是現在主要分布在兩極地區和格陵蘭，不過，當這些冰河移動時，會持續蝕刻地貌。
地球上90%的淡水儲存在冰冠和冰河，如果它們全都融化，海平面將上升多達70公尺。我們在水星和月球都偵測到冰，木星、土星、天王星和海王星的衛星及冥王星也都有冰存在的跡象。火星上的極冠暗示更寒冷的過往，影像顯示火星表面過去可能遭受冰河蝕刻。
這些其他星球的冰凍地貌，可以幫助我們了解，在它們形成以及變化的過程中，水所扮演的角色，並且提供了過去氣候的訊息。當我們研究其他行星自然的氣候變遷時，讓人擔心的是，人類在地球上引發的氣候變遷。

第七章 風的作用

風無法舉起大陸或將海洋板塊推入地函，不過給它足夠時間，風將重塑地球的地貌。幾乎透明的大氣只占地球百萬分之一的質量，移動的大氣可以從地上輕易吹起土壤和塵埃。受到炙熱太陽加熱，赤道空氣上升，往南北方向移動，並將能量帶往兩極。地球自轉讓這股風偏移，從冷空氣上方通過，形成能量循環，這就是我們熟知的「風」。
暴風能夠重擊海岸線， 破壞森林， 摧毀建築物。1934年，美國新罕布希爾州華盛頓山上測量到高於每小時372公里的風速。穩定的風吹起塵暴，能夠將砂和細塵帶到遠處。雖然風能夠帶動的砂粒比流水的效率差，不過長時間下來，風還是能夠吹蝕岩石，形成巨大的沙丘。


第八章 我們是唯一的嗎？尋找地外生命

抬頭仰望夜空中閃閃發亮的星星，人類總是疑惑：我們是不是唯一的生命，這些恆星有沒有提供生命所需的溫暖？要回答這個問題，我們必須了解地球上生命的起源，還有生命在其他世界是否可能存在。地球上的生命分成三大類：細菌、古細菌和真核生物（人類所屬的類別），每一種生物都是從一個共同的祖先演化而來。所有的生物細胞都是用核糖核酸（RNA）和去氧核糖核酸（DNA）來儲存遺傳訊息，當物種變得複雜，它們就可以演化出更多的基因，來支持新的能力和型態。所有生命都有一些共同的基因，雖然已知的胺基酸有500多種，但是地球上的生命只使用其中20種左右。
我們已經發現星際雲、彗星之中有胺基酸存在，在隕石上也發現有組成DNA的胺基酸，這些無所不在的生命元件，暗示地球以外的生命，可能不會和地球上的生命差距太多。

第九章 新世界 尋找下一個地球和生命繁衍的地方

一直以來，天文學家懷疑銀河系中的其他恆星也有行星存在，不過，望遠鏡無法偵測到這些幾光年以外的世界。1995年，科學家宣布發現一顆繞著飛馬座51恆星運行的行星，飛馬座51距離地球50光年（1光年＝9兆5000億公里）。飛馬座51b的質量是地球的150倍，距離母恆星只有800萬公里，這樣的距離僅僅是水星到太陽的六分之一。這顆「熱木星」（hotJupiter）由攝氏982度的大氣包覆。
儘管它不適合居住，但是仍然是一顆行星，這項發現證明了其他世界的存在，這些太陽系外的世界，值得我們前去探索。發現太陽系外行星的進展相當快，天文學家已經找到超過3400顆「系外行星」（exoplanet）。我們的銀河系估計有1000億顆或更多顆行星，光是距離地球50光年的區域內，可能就有超過1500顆行星。目前科學家正在搜尋類似地球這樣的行星，這類行星上可能存在著生命。

本刊特色

本刊的作者是兩位太空探險家：美國航太總署（NASA）的太空人Tom Jones以及首席科學家Ellen Stofan，他們首先從行星科學的角度，分析太陽系中的行星與地球有什麼不同，接著介紹地球在太陽系中的獨特地位，再探討太空中是否可能存在另一個地球？
如果我們對其他世界懂得愈多，就愈能了解我們所在的世界。
這本特刊要介紹的是我們的地球在太陽系中獨特的地位，從太空人和太空船儀器觀察到令人屏息的地球，將這些訊息和其他行星比較，有助於揭露地球的奧祕。
我們兩位（湯姆．瓊斯以及艾倫．斯托分）是太空探險家，長期研究地球和其他行星，我們用來探索其他世界的太空船儀器，原本是用來勘查我們的行星，例如人造衛星運用各式儀器追蹤颱風、檢視地球南北極上空的臭氧層破洞、監視蠢蠢欲動的火山和測量地球的溫度。
探索太陽系裡的其他行星，讓我們了解地球只是太陽系眾多星球的一顆，太陽系也只是我們星系中超過數十億恆星系統中的一員，而我們的星系也僅僅是宇宙中超過數十億星系中的一個。這些探索啟發我們思考地球在宇宙中的地位。
如果某位醫生只有一位病人，可能可以非常了解這位病人的病況，但是缺少了對其他病人的問診經驗，就無法知道人的正常狀態或疾病的複雜度。同樣地，行星科學家透過檢視其他世界，就能更了解行星如何運作。研究天王星冰質衛星的地殼斷層、紅色火星上的沙丘或炙熱金星上的火山，都能幫助我們了解地球上形成相同地貌的作用力。
科學家和人類都對萬物感到好奇，我們將與你一同遨遊太陽系，不過最關切的還是我們的家，誠如詩人艾略特（T. S. Eliot）所言：「我們的探索永無止境，當一切探索結束，我們將回到起點，才是第一次認識這個地方。」

作者簡介：

Tom Jones是一位行星科學家、飛行員、作家、演說家和退役的美國航太總署太空人，他曾協助建造國際太空站，在太空中待53天的時間。　
Ellen Stofan是一位行星地質學家，研究金星、地球、火星和泰坦，是美國航太總署的前首席科學家，她執行美國航太總署和歐洲太空總署的任務。

作為行星探索者，我們從地球上許多的地質特徵，讓我們更了解太陽系，然後，觀察其他地方的地質活動，反過來讓我們更加了解塑造地球的那些作用力。

當我們將「行星實驗室」拓展到其他恆星的世界，探索它們表面是否適合生命存在，這些探索都是從地球和我們太陽系裡的鄰居開始。

不管是用我們的眼睛和雙手，或送機器代替我們的感官去探索其他世界，最後的在其他世界的發現都會傳回地球，成為教科書的一部分。

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