終極太空百科：深入探索太陽系和無垠的系外宇宙【全新增訂版】

●美國Amazon亞馬遜網路書店讀者五星★★★★★好評推薦，最佳青少年天文學讀物
●最完整的太空百科：從走訪太陽系每個星球開始，探索銀河系與外星系、宇宙的起源與命運、太空生命以及未來太空計畫，滿足對天文學的所有好奇
●收錄NASA等機構的精采影像，搭配作者的細緻的太空繪圖，揭開宇宙中最雄偉壯觀卻又令人無比著迷的奇景
●全面更新天文發現、太空探索行動與宇宙學理論
●新增「超級巨星」單元，提綱挈領介紹古今重量級科學家的生平故事與主要貢獻

面對浩瀚的星空和無垠的宇宙，我們該從何開始認識起？大衛‧A. 阿吉拉在本書中擔任你的專屬嚮導，一一解說大小讀者需要知道的天文事。
21世紀的天文研究每天都有新的進展，觀測成果快速累積，天文學家也不斷揭開宇宙的面紗，這本全新增訂版的《國家地理終極太空百科》把第一版至今的最新資訊做了全面更新，並增加了16頁的篇幅。我們已經拍攝到宇宙誕生短短3億年發出的星光，不斷發現可能有生命存在的系外行星，對於黑洞持續得到新的理解，對暗物質和第五維度的研究也有所進展。
本書圖文作者阿吉拉是天文學家，也是知名的天體繪圖師，他以深入淺出的文字和充滿臨場感的天文插畫，帶你參觀所有必訪的太陽系內景點，包括觀賞木星上的超級風暴、踏上天衛五的表面、飛掠鬩神星，然後認識我們的銀河系和附近鄰居，最後進入宇宙深處，目睹恆星的誕生與死亡歷程、星系碰撞與行星的形成，同時激發你對外星生物與人類未來的思考。
阿吉拉為本書創作的插畫不但引人入勝，且完全符合科學資料，這些傑出的天體繪圖作品構成本書的圖像主體。此外還有最新的太空照片、星球剖面圖、時間軸和各種圖表，可大大加深讀者對宇宙的了解。
本書寫給每一位嚮往太空奧祕的讀者，並激起你對宇宙的想像力、好奇心與敬畏之情。本書就是你完整認識宇宙的最佳起點。

在這趟充實的太空之旅中你會看到：
美國航太總署的最新影像。
超過70幅專為本書繪製的原創天文插畫。
清晰易懂又引人入勝的文字，解說最新、最重大的天文發現。
近距離探索太陽系十三顆行星。
天文學家的小故事和趣味天文小知識。
以圖表和時間軸的呈現天文史上令人驚嘆的大發現。
以時間軸呈現宇宙的歷史，以及人類在其中的位置。
實用觀星祕訣，引導你如何尋找令人屏息的天文奇景。

大衛．A．阿吉拉（David Aguilar）
國際知名天文學家，特別擅長以迷人的方式連結宇宙、自然和人類。他在巡迴演講中介紹太空科學探索的未來和21世紀的奇妙發現，開啟了許多聽眾的視野，也對當今最頂尖的科學探索計畫有所貢獻。另外他也是作家和太空繪圖師，著作包括九本國家地理和三本藍燈書屋出版的獲獎書籍，其中包括《銀河系七大奇蹟》（Seven Wonders of the Milky Way），透過這趟精采的星系旅程介紹我們的宇宙家園；還有在人類登月五十周年時推出的《月球的科學和故事》（Luna: The Science and Stories of Our Moon）。他和他繪製的太空插畫曾登上歷史頻道《宇宙》（The Universe）系列、科學頻道《美國航太總署的未解檔案》（NASA’s Unexplained Files）、日本國家電視公司NHK《宇宙前沿》（Cosmic Front）系列，並曾為《切斯利．博尼斯泰爾：畫筆下的未來》（Chesley Bonestell: A Brush With the Future）這部太空繪圖之父得獎紀錄片的特邀來賓。大衛先前曾在麻州劍橋市「哈佛─史密松天文物理中心」（Harvard Smithsonian Center for Astrophysics）這個全球最大的天文研究組織，擔任科學資訊和公共宣傳部（Science Information and Public Outreach）主任。2015年，他加入美國航太總署的新視野號任務團隊，參與歷史性的冥王星飛掠任務，並在2018-2019 年參與古柏帶天體「終極遠境」（Ultima Thule）的飛掠任務。2010年，小行星1990DA以他的名字命名，以表彰他數十年來在科學教育及推廣的傑出工作。他還帶領哈佛大學和史密松學會的世界遊學計畫。詳細資訊可參訪他的網站 www.aspenskies.com。

克麗斯汀．普廉（Christine Pulliam）
本書〈探索恆星和星外領域〉一章的特約作者。她是馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡研究所（Space Telescope Institute）的新聞主任，也是科學文章的自由撰稿人。她擁有德州大學奧斯汀分校的物理學士學位及天文學碩士學位。

帕翠西雅．丹尼爾斯（Patricia Daniels）
本書特約作者。曾任哈佛─史密松天文物理中心公共宣傳專員，為成人和孩童寫了二十幾本有關科學和歷史的書籍，包括《新太陽系和星座：我的第一本隨身指南》（The New Solar System and Constellations: My First Pocket Guide），現居賓州的州學院（State College）。

繪者簡介
本書插畫是由大衛．A. 阿吉拉以電腦製作。他先搜集完備的科學資料，根據這些資料在筆記本上繪製草圖，盡可能讓圖像貼近真實。之後再把草圖輸入電腦，以滑鼠將草圖上色，利用Adobe Photoshop 的圖層編輯功能，一層層把他腦海中的宇宙樣貌呈現出來。有時大衛會用家裡找到的廢棄塑膠材料製造太空船模型（一樣是依據最新的資料），或是用紙巾碎片浸過摻了水的熟石膏，塑造出行星的地形景觀，拍下來之後再進Photoshop著色。他偶爾也會用望遠鏡和衛星拍到的真實照片來合成。
為什麼一本反映真實太空的書會需要插畫呢？有時候的確不需要，例如我們有很多很好的火星照片，就不需要火星的插畫。但很多地方（例如太陽系外的行星）、很多視角（例如站在木衛二的地表凝視木星）以及未來可能發生的事件（例如將來太空人造訪天衛五），就只能透過插畫把科學資料圖像化。想像圖中的某些地方和事件永遠不可能真正看到，因為沒有一臺望遠鏡有辦法捕捉到這些畫面。

【前言】
前言

加州的聖塔克拉拉谷是我長大的地方，對熱愛大自然的人而言，這是一片夢幻樂土，有綿延不絕的果園，處處可見鵪鶉和野雞，足夠年輕人走上一整天。當太平洋的微風拂面而來，果樹上白色、粉色、藍色花朵的芬芳就會彌漫在空氣中。潮塘和清澈的海水在半個小時的路程外，等待愛冒險的年輕人到水下探索。這裡是大自然愛好者的天堂。
我的臥室擺滿了昆蟲標本、野花標本、化石、野生動物飼育箱和飛機模型，牆上貼著行星和星系的畫作和海報，角落裡有一架可靠的3吋反射式望遠鏡（右圖），是我親手做出來的。
為了製作這個望遠鏡的反射鏡，我借用了奶奶的四柱床的兩個玻璃腳輪，那是看起來像小玻璃杯的東西，以前的人用來墊在床腳下，以免床腳刮傷地板。我把腳輪和從岩石店買來的研磨劑一起磨，再把鐵丹粉、從櫻桃樹上採集的黏樹脂加上水做成混和劑，拿來拋光。
我的目鏡由兩個有輕微裂痕的海盜小觀察鏡製成，是我哥哥在園遊會上買來的。我把鏡片黏在漱口水瓶的塑膠蓋裡面。望遠鏡的硬紙板鏡筒是在地毯專賣店後面的垃圾箱裡翻到的，腳座則是用廢木料和一些便宜的管子配件組成。最後再上點漆，我就開始探索宇宙了。我的望遠鏡比伽利略當年用的好多了。我叫它「梅寶」（Mable），這是我奶奶的名字。
我的第一個觀察對象是月亮，我看到上面到處是坑洞、平坦的谷地和山脈！親眼看見木星的衛星和土星的光環是我前所未有的體驗，大大開啟了我的眼界及想像力。那時我根本沒想到我的嗜好後來會變成我的事業。
除了望遠鏡之外，還有其他因素吸引我往天文學發展，那就是神祕的幽浮。小時候的我心裡不時會冒出同樣的疑問：要是幽浮是真的呢？要是太空中真的有幽浮呢？
現在我是全世界數一數二的天文研究機構「哈佛─史密松天文物理中心」（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的一員。我們的天文臺坐落在智利、亞利桑那和夏威夷的山頂上，以及我們頭頂的太空軌道中。我每天早上上班時，都不知道會有什麼偉大發現正等著我。
天文學家的重大發現，往往會改變我們對自我和宇宙的認識。接下來25 年內，我們可能找到這些重要問題的解答：究竟是什麼導致了宇宙大霹靂？是什麼看不見的力量使得宇宙加速膨脹？除了我們所在的宇宙，還有其他的宇宙存在嗎？別的行星上有什麼生命形態呢？有和地球一樣的行星存在嗎？而且說不定還能徹底揭開幽浮到底是什麼現象。
這就是我這麼熱愛天文學的原因，這些與我們宇宙密切相關的重大問題還等待著我們去回答。能夠找出答案的未來科學家，現在就在世界上的某個地方。也許那個人就是你。

大衛．A. 阿吉拉
David A. Aguilar

前言 大衛．A. 阿吉拉 6

我們知道的宇宙
宇宙源自大霹靂 10
失落的宇宙 12
其他太陽系 14
其他行星 16
意外事件 18
太空天氣 20
觀測太空 22
驚奇太空里程碑：從史前時代到太空時代的天文學 24

漫遊太陽系
我們的新太陽系 30
盛大的旅行 32
金星 34
高溫乾燥 36
水星 38
太陽 40
太陽內部 42
太陽週期 44
火星 46
探索火星 48
穀神星和小行星帶 50
木星 52
風暴行星54
伽利略衛星56
冰凍海洋58
土星 60
有環行星 62
謎樣衛星 64
天王星 66
海王星 68
古柏帶 70
冥王星 72
冰凍山脈 74
隕坑及平原 76
妊神星 78
鳥神星 80
鬩神星 82
歐特雲 84
彗星 86
地球 88
驚奇太空里程碑：一年中的地球故事 90
地球的起源92
地球的分層94
地球上的生命96
月球 98
月球表面 100

探索恆星和星外領域
在地球上看銀河 104
星座：星空傳說 106
我們看到的都是歷史 108
銀河是什麼？ 110
變化中的宇宙 112
恆星的生命輪迴 114
星雲：恆星的育嬰房 116
恆星誕生118
恆星的種類 120
類太陽恆星的死亡過程 122
巨星的死亡過程 124
超新星殘骸 126
面紗星雲 128
中子星和脈衝星 130
伽瑪射線暴132
黑洞 134
超大質量黑洞 136
失敗的恆星：棕矮星 138
行星如何形成 140
其他行星 142
奇特行星 144
球狀星團 146
穿越星系 148
星系動物園 150
我們的近鄰 152
星系碰撞 154
麥哲倫雲 156
星系團和長城結構 158
哈伯超深空 160
暗物質 162
加速中的宇宙 164
宇宙將如何終結 166
其他宇宙 168


我們是孤獨的存在嗎？
完美的世界 172
生命是什麼？ 174
地球上的外星生物176
太陽系內的其他生命 178
還有其他高智生物嗎？ 180
外星生命──跟我們想像的不一樣182

未來之夢
太空工程 186
太空旅館 188
火星殖民地 190
綠化火星 192
太陽帆航行 194
探索宇宙 196

名詞解釋 198
索引 200
作者簡介 203
圖片出處 206
延伸閱讀 207
相關網站 207

【內文試閱】
宇宙源自大霹靂

暫時清空你的腦袋，想像一下：今天宇宙中所有的東西――漂浮在整個空中的所有恆星、星系和行星――都不存在，而是全都集中在一個密度高得驚人的點上，科學家稱之為「奇異點」。然後突然間，構成物質世界的元素在一瞬間出現了。這個事件發生在138億年前，我們把那個時刻稱為「大霹靂」。
好幾百年以來， 科學家、神學家、詩人和哲學家都一直在思考宇宙是怎麼形成的。宇宙是一直都在的嗎？它是一直這個樣子，還是慢慢在變化？如果它有起點，那麼它會有終點嗎，還是會永遠存在？
這些都是非常巨大的問題。但現在透過對太空及其中天體的觀測，我們對一些問題或許已有了答案。我們知道大霹靂不僅創造了宇宙中的物質，還創造了宇宙的空間本身。我們還知道在非常遙遠的未來，所有的恆星將耗盡燃料而逐漸凋亡，不再璀璨明亮，宇宙也將再次陷入黑暗。

大霹靂小檔案
大霹靂發生 138億年前
大霹靂時的宇宙 無限小
宇宙第1秒時的溫度 攝氏55億度
宇宙在32萬4000年時的溫度 攝氏2727度
第一批恆星形成 約大霹靂後2億年
第一批星系形成 約大霹靂後4億年


趣味小知識
最早期的宇宙是緻密且黑暗的――沒有光可以穿透。在大約38萬年時，宇宙變得透明，光線得以在太空中自由移動，所以我們才可以看到星星閃耀！美國航太總署的史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）捕捉到大熊座中這些恆星和星系的光芒。

大霹靂氣球
我們在宇宙中看到的或探測到的一切，都起源於大霹靂。大霹靂不是像炸藥引起的劇烈爆炸，而是像一個不斷膨脹的巨大氣球。


失落的宇宙

天文學家已經知道，宇宙遠比我們能直接看見的部分要大得多，就像冰山，我們看到的只是浮在水面上的十分之一，其餘的十分之九都潛藏在水下。
在宇宙中，可見的氣體、恆星和星系僅占宇宙總物質的5%左右。我們知道宇宙中還有更多看不見的東西，因為這些不可見「物質」會產生重力，吸引可見的物質。但重力是我們掌握的唯一線索。不可見物質不會發出我們能探測的輻射，因此天文學家稱之為「暗物質」。
暗物質是什麼構成的？我們不知道。它不只是暗恆星或暗行星，更不是黑洞；它可能是大量微小的粒子。可以確定的是，無論暗物質是什麼，它占據了宇宙總物質的大約27%。

暗能量
假使普通物質和暗物質共同占了宇宙總物質的大約32%，那麼剩下的68%是什麼？是一種更為神祕的東西，稱為「暗能量」。直到1990年代後期，我們才知道暗能量的存在。當時天文學家驚訝地發現：宇宙不僅在膨脹，而且還在加速膨脹。
我們至今仍不知道這種讓宇宙加速膨脹的能量源自何處。它是某種新的能量場，還是太空本身就有的性質？會不會是我們完全誤解了物理學或重力學說的某些基本事實？暗能量是否能讓物理學家為了了解宇宙而改寫物理定律？我們只知道，宇宙的奇特遠遠超出我們的想像。

超級巨星
1960和70年代，天文學家薇拉．魯賓（Vera Rubin, 1928-2016）研究螺旋星系（見150-151頁）的旋轉方式時，發現了一個奇特現象：星系外緣的恆星移動的速度竟與星系內側的恆星一樣快，只有當星系擁有大量不可見質量時才會如此。魯賓證實了「暗物質」的存在，我們現在已經知道這種神祕物質，占了宇宙組成的大部分。
薇拉．魯賓小時候看著臥室窗外的星星時，就夢想成為天文學家了。1954年她在喬治城大學拿到博士學位後，就經常是各種場合裡唯一的女性天文學家。她在美國加州的帕洛瑪天文臺工作時，發現這裡只有一間男廁，所以她在門上的男性標誌上貼了條裙子，把男廁變成了女廁。
1993年，魯賓博士因發現暗物質而獲得美國國家科學獎章。她知道她的發現帶來的問題多於答案。「我很抱歉我知道得這麼少，」她說，「我很抱歉我們都知道得這麼少。但是也因為這樣才有趣，不是嗎？」

謎樣的物質
有一種神祕的物質圍繞著宇宙中的所有星系，叫做暗物質，這些物質把星系拉在一起，使它不至於四散分離。另一種叫做暗能量的力則產生相反的作用――讓宇宙中的一切互相排斥。暗物質和暗能量共同占據了宇宙總物質的95%。兩者我們都無法看見。

68%
暗能量
27%
暗物質
5%
已知的宇宙


其他太陽系

人類長久以來一直相信，太空中還有其他行星圍繞著遙遠的恆星運轉，只是科學家不知道要在哪裡尋找。在過去25 年，這種情況徹底地改變了。如今，天文學家已經在我們的太陽系外確認了4100多顆系外行星，這個數字還在不斷增加。有些天文學家認為，僅在我們的銀河系就有至少1000 億顆行星。
這些行星的大小、溫度和軌道各不相同。迄今觀測到的許多行星都是像木星和土星這樣的巨行星，但這主要是因為它們比較容易被發現。地球上的大型天文臺和太空中的軌道望遠鏡也發現了一些小型岩質行星、滾燙的行星、凍成冰球的行星、有七顆行星的恆星系統、圍繞雙恆星或紅巨星運轉的行星，甚至是不圍繞恆星運轉、獨來獨往的行星。
不過，行星搜尋者的最大收穫，應該是在適居區內發現與地球大小相似的類地行星。適居區是個軌道範圍，可讓行星保持足夠的溫度以在表面能有液態水──而且可能有生命的存在。科學家現在已開始找到一些候選行星，這些行星上會有生命嗎？讓我們拭目以待吧！