1996年美國(guó)總統(tǒng)克林頓宣布NASA的科學(xué)家在編號(hào)ALH84001的火星隕石內(nèi)找到生命的跡象，這個(gè)消息強(qiáng)烈震撼了科學(xué)家對(duì)地球以外生命起源的認(rèn)知。外星生命的可能性并不是沒有，但對(duì)科學(xué)家而言，唯有證據(jù)才會(huì)令人信服。

ALH84001內(nèi)發(fā)現(xiàn)的證據(jù)并不能必然推論火星上曾有過生命，但也引發(fā)科學(xué)家對(duì)生命的形式進(jìn)行了熱烈的討論。除了看到真正的生命跡象，或者是生命的化石，還有哪些證據(jù)有很大的幾率伴隨著生命。ALH84001并未證明火星上有過生命，雖然卵圓形物體長(zhǎng)得很像桿菌，但它的最大問題是體積太小，很難想象如何支持基本的生命活動(dòng)。這也引發(fā)科學(xué)家在地球上找尋極小生命的熱潮。

也是受ALH84001發(fā)現(xiàn)的刺激，NASA開始對(duì)一些基本問題產(chǎn)生興趣，對(duì)于生命和整個(gè)宇宙的關(guān)系導(dǎo)引出幾個(gè)問題——

星系如何形成?恒星形成的主要關(guān)鍵?恒星何時(shí)才會(huì)形成行星系統(tǒng)?是否有類似地球的行星存在?地球上的生命如何開始?什么樣的生命形態(tài)是我們應(yīng)該找尋的?

這些問題并不是第一次提出來的，但有可能是第一次能夠提出答案。NASA就是以上述問題為基礎(chǔ)?？茖W(xué)家先確定哪些與問題相關(guān)的知識(shí)是確定的，哪些知識(shí)仍待探究，然后思考手中有哪些方法可以解決問題，或者需要發(fā)明新的工具來提供解決之道。我們先看看對(duì)于有關(guān)起源的相關(guān)知識(shí)。

星系的形成

星系的形成和宇宙的起源有密切關(guān)系。

假如從星系為起點(diǎn)向上看，星系會(huì)集結(jié)成星系團(tuán)，星系團(tuán)可以集結(jié)成超級(jí)星系團(tuán)，這種宇宙的結(jié)構(gòu)是如何形成?宇宙內(nèi)的物質(zhì)是先形成星系大小的結(jié)構(gòu)，然后在當(dāng)中形成一顆顆恒星，還是物質(zhì)先形成恒星，然后恒星再經(jīng)過之間的萬有引力吸引，集結(jié)成星系，這些都仍待研究。

天文學(xué)家在20世紀(jì)的后半期有許多重大的發(fā)現(xiàn)，除了各種不同波長(zhǎng)的天文觀測(cè)開拓了我們的視野，也拓展了我們對(duì)宇宙的認(rèn)知，我們已經(jīng)知道宇宙如何誕生，其各種過程是如何演變。但是仍有許多重要問題尚未解決，最重要的問題是，宇宙的第一個(gè)星系是如何形成的?

天文學(xué)家在某些時(shí)候很類似考古學(xué)家，天文學(xué)家經(jīng)常要對(duì)幾十億年前的宇宙進(jìn)行考古，越大口徑的望遠(yuǎn)鏡可以看到越遠(yuǎn)的天體，也就可以看到遠(yuǎn)古的宇宙。天文學(xué)家在這方面有很大的進(jìn)展，根據(jù)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)達(dá)十天的觀測(cè)，已經(jīng)獲得深空的宇宙影像，當(dāng)中可以辨識(shí)出宇宙不同演化過程中的1500個(gè)星系。有些星系只有10億年的歲數(shù)，假如換算成人類的年紀(jì)，是在7歲左右。但是要尋找宇宙第一個(gè)形成的星系，就要觀測(cè)到宇宙只有幾億年時(shí)的狀況，也就是宇宙尚未“斷奶”的階段。

星系形成的問題和宇宙的起源有關(guān)。說到宇宙起源，就要提到大爆炸理論。現(xiàn)在的天文學(xué)家相信宇宙的時(shí)間、空間是從一百多億年前的大爆炸所產(chǎn)生的；之后的數(shù)十萬年，整個(gè)宇宙因?yàn)闇囟忍叨鵁o法形成任何物質(zhì)，只有次原子物質(zhì)和光子的混合體；次原子物質(zhì)和光子不斷地相互碰撞，這時(shí)宇宙是一直處在膨脹的階段，宇宙的溫度也不斷地下降，最后次原子物質(zhì)不再和光子碰撞；對(duì)光子而言，整個(gè)宇宙變得清澈透明，而次原子物質(zhì)開始組合成氫原子和氦原子；由于光子不再和物質(zhì)有碰撞的動(dòng)作，光子也就隨著宇宙膨脹而溫度下降；直到現(xiàn)在，光子的溫度已經(jīng)降到2．73K，這也是NASA的宇宙背景探測(cè)船(COBE)所看到的2．73K宇宙背景輻射。

從COBE看到的宇宙背景輻射和理論的預(yù)測(cè)非常吻合，2．73K的背景輻射圖就像是物理教科書的插圖，這是理論學(xué)家的一大勝利。但COBE的結(jié)果也困擾了星系形成的理論。星系的形成是因?yàn)橛钪娴哪承﹨^(qū)域質(zhì)量分布不均，某些地方物質(zhì)密度較高，該區(qū)域的萬有引力收縮，形成星系，但是COBE發(fā)現(xiàn)宇宙最開始的物質(zhì)分布太均勻，讓人幾乎不敢相信。

如何從均勻物質(zhì)分布的不均勻處形成第一個(gè)星系?形成星系后又是如何演化?星系又如何變成現(xiàn)今的模樣?這些謎題都是“起源”計(jì)劃的重要課題。NASA要在最近十年中發(fā)射太空紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)備和下一代太空望遠(yuǎn)鏡，用來探索早期的星系，希望找到解開宇宙起源的關(guān)鍵證據(jù)。

近年來，毫米波和次毫米波無線電望遠(yuǎn)鏡陣列的快速進(jìn)展，帶動(dòng)恒星形成理論和觀測(cè)的重大突破。恒星形成的區(qū)域都會(huì)被云氣和塵埃包圍，原恒星發(fā)出的可見光無法穿透出來，阻礙天文學(xué)家的觀測(cè)，但無線電波是可以穿透云氣和塵埃，使得恒星形成的理論可以得以驗(yàn)證?，F(xiàn)今質(zhì)量近似太陽(yáng)的恒星的形成理論趨近成熟，這類恒星形成的各個(gè)階段都有理論和觀測(cè)的證實(shí)。一般相信，當(dāng)云氣中心開始形成，周圍同時(shí)也會(huì)形成扁平的盤狀云氣，稱之為吸積盤。氣體會(huì)先掉落到吸積盤，然后旋人中心，累積中心原恒星的質(zhì)量，部分氣體則會(huì)從原恒星兩極的方向噴出，形成星際風(fēng)，星際風(fēng)可以將原恒星周圍剩下的云氣吹開，就像將恐龍蛋殼撥開，讓原恒星露出頭角。

不過對(duì)于大質(zhì)量恒星和雙星的形成理論仍待加強(qiáng)。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)大部分的恒星都是屬于雙星系統(tǒng)。雙星系統(tǒng)是否會(huì)有行星系統(tǒng)，雙星的形成會(huì)如何影響行星的形成和發(fā)展，進(jìn)而影響生命的起源，這些都是“起源”計(jì)劃的研究方向。

行星的形成

太陽(yáng)屬于46億年前誕生的第二代恒星。大約是在銀河系一半歲數(shù)的時(shí)候，一團(tuán)由星際氣體、塵埃和冰所形成的云氣經(jīng)過萬有引力塌縮，形成人類所處的太陽(yáng)系。引發(fā)這次萬有引力塌縮的導(dǎo)火線很可能是周圍的超新星爆炸，爆炸產(chǎn)生的沖擊波擠壓周圍的云氣，導(dǎo)致云氣開始收縮。云氣并不是全都朝向中心塌縮，形成致密且會(huì)自行發(fā)光的恒星——太陽(yáng)，有些物質(zhì)會(huì)形成旋轉(zhuǎn)的盤狀分布，稱之為原行星盤，圍繞著太陽(yáng)。原行星盤內(nèi)的塵埃和冰碎片會(huì)開始結(jié)塊，當(dāng)它們?cè)诒P面上旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，會(huì)收集周遭的物質(zhì)，壯大自己的聲勢(shì)，最后形成長(zhǎng)數(shù)千米大小的微行星，其中的一些微行星就是現(xiàn)在太陽(yáng)系九大行星的前身，其他的微行星則變成彗星或小行星。要形成這些行星、彗星或小行星，原行星盤是必備的。

除了原行星盤，天文學(xué)家甚至找到太陽(yáng)系外的行星，尋找這些行星對(duì)天文學(xué)家來說可算是一項(xiàng)不可能的任務(wù)。通常行星所發(fā)的光是來自恒星的反射光，反射光的強(qiáng)度遠(yuǎn)小于恒星的星光，因此要辨識(shí)出行星就好像在大白天的天空中尋找星星。天文學(xué)家已經(jīng)利用各種方法找到數(shù)十顆外太陽(yáng)系行星，但行星形成的理論仍在努力探索的階段。行星形成的詳細(xì)過程仍待研究，在什么樣的條件下可以形成適合生命的行星。另外，恒星經(jīng)常是以雙星系統(tǒng)出現(xiàn)，雙星系統(tǒng)的行星又該如何產(chǎn)生?行星形成的理論，探測(cè)其他行星系統(tǒng)和在這些行星上找尋外星生命也都是“起源”計(jì)劃的目標(biāo)。

生命的形成

假如外星生命也都是在行星上孕育，那么了解地球的生命起源應(yīng)該是推測(cè)外星生命發(fā)生環(huán)境的首要課題，這包括研究地球的地質(zhì)，進(jìn)而了解最早生命是在何種環(huán)境下產(chǎn)生。從地球生命起源的了解，才能知道我們到底要在浩瀚的宇宙中找尋什么?到底哪種證據(jù)才能顯示外星生命的存在。

有了這些問題，接下來是該如何動(dòng)手。“起源”計(jì)劃除了利用現(xiàn)有的技術(shù)和儀器，并發(fā)展必要的技術(shù)和儀器來解決問題。

所謂萬丈高樓平地起，要想發(fā)展太空觀測(cè)，一切的研究都得在地球表面上開始，三項(xiàng)地面觀測(cè)的研究和努力可以提供未來“起源”計(jì)劃新技術(shù)的基石。三項(xiàng)地面觀測(cè)包括二微米全天巡天、凱克干涉儀和帕洛馬干涉儀測(cè)試。干涉法是以數(shù)個(gè)小望遠(yuǎn)鏡組成一個(gè)等效的大望遠(yuǎn)鏡。在地表或是太空中，受到環(huán)境的限制，單一超大望遠(yuǎn)鏡很難完成，例如要在太空中建造360千米口徑的望遠(yuǎn)鏡就非得用數(shù)個(gè)小望遠(yuǎn)鏡組合而成。這些尖端技術(shù)都得先在地面上進(jìn)行。

為什么要重視起源的問題?這對(duì)人類的生活有什么重要性?這種問題就像是詢問將要率領(lǐng)船隊(duì)出海尋找新大陸的哥倫布：為什么要尋找一個(gè)可能不存在的新大陸?新大陸對(duì)當(dāng)時(shí)的歐洲有什么立即的好處?探索未知!人類就是靠探索未知才有現(xiàn)在的文明、現(xiàn)在的成就。從NAsA的“起源”計(jì)劃來看，其主要目標(biāo)就是探索我們?nèi)祟惖奈拿魇侨绾涡纬?，我們?nèi)祟愂怯钪嫖ㄒ坏淖用駟?宇宙未來將是什么?人類的未來將是什么?相信“起源”計(jì)劃可以為我們的起源提供一些線索!