前言
科學探索，看來不免總是一個難題解完又有十個待解。人類登上了月球，但仍不知月球是怎麼形成的，有多少歲數，到底能不能作為一個人類可移居的前哨。探測器走訪了多個木星和土星的衛星後，但能確認的只是我們勢必需要再度回訪這些冰雪世界，續探在那深海中旖旎幽茫的生命可能。哈伯等太空望遠鏡已經向世人揭示了遙遠宇宙的大部分，但天空中還有全新的天眼即將顛覆我們對星系形成和宇宙本身起源的看法。立足在20世紀已取得的科學成就上，隨著一系列新任務展開，科學家和探險家採用創新技術深入剖析眼前的謎團。不久後，阿提米斯計畫將讓人類再次登陸月球，月球表面塵土將再次印踏著地球人的足跡──這將是1972年之後的首次。探險家們在洞穴水域中潛泳，在北極冰層鑿冰，希望能發現在如此黑暗的環境中可能存在什麼樣的頑強生命，以及這樣的生物體是否可能在木衛二或土衛二那樣的冰世界裡的冰層下尋獲。韋伯太空望遠鏡的第一批圖像讓天文學家和社會大眾驚歎連連，其中不僅有星系、星雲的景象，還有關於系外行星及其大氣層的訊息，相當關鍵——那裡面同樣也蘊藏著探知外星生命存在的可能線索。在本期特刊中，我們將關注上述各方的最新動向，及其他一些科學界目前正在探問的引人入勝的問題。例如，什麼叫流浪行星？它能為未來的太空探索帶來什麼樣的機會？徐徐滾動的重力波要如何揭示宇宙的起源？而凡此種種，對照著我們在這顆溫暖多水的星球上的存在，又意味著什麼？
第一部
太空旅行之謎
阿提米絲計畫讓一切換新再出發。人類的登月夢想始於1960年代，2020年代，女性和有色人種即將奔月指日可待，其間多少成就始終如一地展現人類聰明才智無可限量。當火箭發射日仰望巨大火焰漸漸消失天際，地球上的人們依舊讚嘆稱奇。
「我最愛看著它――就這樣變成了一顆星星！」
克莉絲汀娜．庫克興奮地說。這位美國航太總署（NASA）太空人與其他三位同樣著藍色飛行裝的同僚，一起站在佛羅里達州甘迺迪太空中心的一座小丘上，目送火箭發射史上最強大的一枚火箭在夜空中變成一個小如針尖的光點。
就在幾分鐘前，2022年11月16日的凌晨1點47分，太空發射系統（SLS）這座名字平凡無奇、但有32層樓高的飛行器已經升空。我從雙筒望遠鏡看去，火箭推進時的柱狀橘色廢氣亮得刺眼，880萬磅的推力――相當於31架巨無霸噴射機――所發出的每個爆裂音，都使我的肺跟著顫動。
這枚巨大的火箭以超過2萬8000公里的橫向飛行時速，帶著掛載的獵戶座號太空艙（Orion）升空，它是專為用來載送太空人前往更深的、過去未曾探索過的太空而設計的。為了測量深空對太空人可能造成什麼影響，在這形狀像顆水果軟糖的太空艙裡，載有一個名叫坎波斯（Campos）的人體模型，及另外兩個人造的女性軀幹假體。接下來的25天10小時又53分鐘，這些測試用的假人將竄升到距離地表40萬公里的高空，然後以每小時約4萬公里的速度落下，穿越大氣層。再下一趟的繞月飛行時，獵戶座號太空艙將運載四位乘客。庫克希望自己會是其中之一。
在2022年完成的這項稱為阿提米絲一號的升空任務是NASA的重要里程碑，目標是在相隔50多年後，人類重返月球。如果一切按照計畫，阿提米斯二號將在2025年9月載人飛掠月球。然後是2026年的阿提米斯三號載人登月計畫，後續還有更多在月球上的建設計畫。
為什麼要重返月球？一個原因是月球表面仍充滿科學上的未知。月岩和塵埃記錄了45億年來太陽活動的變化；月球的隕石坑可能揭露早年同樣曾密集撞擊地球的隕石大轟炸藏有的祕密；月球南北兩極周邊的冰土混合物可能有助於了解水如何穿越太陽系抵達月球。阿提米斯任務計劃要讓太空人在月球的南極附近登陸，研究疑似是處於冰凍態下的水沉積物，可望更進一步採集冰，取得水源、氧氣、火箭燃料。
這裡頭也有政治盤算：國際合作、航太合約、技術職缺。
除此之外，登陸月球也是為2030年代可能實現的火星載人登陸計畫預做準備，NASA正在努力查明這顆紅色星球是否曾經存在過生命，登陸火星是其中一環。月球和火星大不相同，但同樣是人類難以涉足的禁域，需要依靠加壓居住艙和先進的太空衣等技術才能生存。何況前往月球只要幾天，而以現有的引擎，抵達火星可能要七到九個月。
第二部
外星生命之謎
我們對外星生命的看法是日漸演化而成的，一開始是老電影裡那來自火星或金星，長著大眼睛的飛碟駕駛員。我們對探索外星衛星始終興趣勃勃，不停地想知道在如此惡劣的環境中是否存在生命，那裡的生命可能會是什麼樣子。試問地球上還有哪裡比環境極端惡劣地區更適合尋找外星生命類似物呢？於是，在挪威的冰層和義大利的水下洞穴中，科學家開始潛水鑿冰。
我催下油門，驅動雪上摩托車飛快掠過一大片冰雪。在昏暗的微光中，景色蒙上空靈而深淺不一的藍。挪威的斯瓦巴群島位於高緯度北極地區，是一系列多山的島嶼。這裡的天空中常有極光舞動，海裡則有獨角鯨、白鯨和海象巡游。在我花了一天穿梭於群島其中一個冰封峽灣後，現在要回去城鎮了。
現在是3月，永夜過了，太陽終於在大約一個月前回到這裡的天空。我跟著一群科學家去尋找一種名叫冰舉丘的特殊地形，或者更精確地說，是要尋找生存在其中的微生物。這種穹丘出現在永凍層上，規模大小從土堆到小山丘不等，因為滲入其中的水會結冰或融化，冰舉丘會跟著季節膨脹或收縮，就像慢動作的冰噴發。
現在氣溫徘徊在攝氏零下25度上下，這群包得密密實實、帶著步槍的科學家一天要前往研究地點多次，蒐集冰芯和水樣本，同時還要提防北極熊。
生活在冰舉丘裡的微生物，能讓我們稍微了解在太陽系的其他世界――譬如在冰殼底下藏著全球性海洋的那些冰冷衛星上――外星生命可能的生存方式。因為在冬天，冰舉丘裡的生命「完全不依靠太陽能，只利用化學能。」在挪威特羅姆瑟大學擔任該項研究計畫主持人的微生物學家迪米崔．卡列尼琴科說。
直到最近，我們才開始了解地球上這些缺乏陽光的生命。長久以來，「我們都認為地球上的生命大多局限在地表……而且完全仰賴光合作用。」芭芭拉．雪伍德．羅勒說；她是加拿大多倫多大學的地質學家，專門研究生存在地底深處的微生物。直到1970年代末，阿爾文號潛水器探索了加拉巴哥群島附近一處漆黑的海底熱泉，發現在海面下約2.5公里處有一個欣欣向榮的生態系，才讓我們對生命極限的概念徹底改觀。同樣地，科學家以前認為一個世界適居與否取決於它與它的太陽間的距離。但現在太陽系裡已有三顆遙遠的衛星能因繞行巨行星所生的重力牽引而變暖，於是進一步暗示在其海洋中可能會有外星生命，因此讓科學家產生濃厚興趣。這三顆衛星分別是：木星的衛星歐羅巴（木衛二），在冰封的外殼底下有一片鹹海，水量比地球的海洋還多；土星的衛星恩賽拉多斯（土衛二），一個被冰覆蓋的小衛星，冰殼底下的海水會從南極的裂縫噴發；以及泰坦（土衛六），地形與地球截然不同，星球表面有液態碳氫化合物湖泊，星球內部有一片海洋。
第三部
宇宙起源之謎
譽為科學奇蹟的詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (James Webb Space Telescope)，一向被預期將會為早期宇宙研究帶來重大發現，而今確實給出漂亮的成績單。但韋伯還讓我們收穫到其他一些東西——原來宇宙這麼絢麗。有發光的氣體、旋舞中的螺旋星系、空靈的星雲，各種顏色調和成一幅廣闊星空，宇宙充滿了令人驚嘆的景象。誰知道接下來還會有什麼驚喜？
135億多年前，當宇宙年輕時，無底洞般的空間裡沒有任何恆星在閃爍。天文學家稱這個階段為黑暗時期，此時宇宙充滿了氫氣與氦氣，它們是形成後來所有世界的原料。
當時還存在一種被稱為暗物質的神祕物質，它的重力將這些氣體拉扯成很複雜的網絡。隨著宇宙裡的物質擴張與冷卻，一些暗物質凝固成巨大的球狀物，並將氣體推至它們的核心。天文學家稱為暗物質暈的這些球狀物內部重力不斷增加，迫使氫原子融合成氦，引發原始宇宙最早的恆星形成。
幾十年來，科學家一點一滴地拼湊出宇宙源起的故事，但在近幾年，有史以來最大也最先進的太空望遠鏡已改寫了這則故事最初的幾個篇章。韋伯太空望遠鏡所看到的古老星系變得更亮、更多、比預期的還更活躍，揭露了宇宙空間與時間的浩瀚敘事狂亂的開章。
不過韋伯太空望遠鏡無法看到最早的恆星，因為初代恆星不夠亮，無法被單獨辨識。這些宇宙早期怪物極熾熱，而且擴張到極巨大，誕生後只經過幾百萬年就爆炸成為超新星，以天文時間尺度來看這幾百萬年只是瞬間。
「一切以超乎理解之速展開，」湯姆．艾博說。他是計算宇宙學家，史丹佛大學科維理粒子天文物理與宇宙學研究所擔任計畫主持人。
超新星的出現改變了宇宙的樣貌，新的元素產生了――製造水的氧氣、製造行星的矽、驅動細胞的磷――繼而散布至宇宙各地。最早的恆星也使圍繞在周圍的氫原子游離化，燒去宇宙迷霧，讓宇宙變得透明，這是被稱為再電離的關鍵時期。隨著霧氣散去，小群小群的恆星融合在一起，旋轉形成越來越大的集合體，其中包括一顆將形成我們銀河系的種子。
