从星尘到星海，
把太阳系转给你看

星云是弥散在恒星之间的气体与尘埃云，成分大部分是氢。它既是产房也是墓地：猎户座大星云里，引力正在把气体压成新的恒星；而蟹状星云是一颗恒星在公元一零五四年爆炸后留下的残骸，至今仍在以每秒一千五百公里向外飞散。星云虽然巨大，密度却比实验室能抽出的真空还稀薄。

行星自己不产生核聚变，靠反射恒星的光被看见。国际天文联合会在二零零六年给出三个硬条件：绕恒星运行、质量大到让引力把自己捏成近似球形、并且清空了轨道附近的邻居。前两条冥王星都合格，第三条不合格——它的轨道上还有一群柯伊伯带天体，所以被归入矮行星。太阳系因此从九大行星变成八大：四颗岩质的水金地火，四颗气态与冰质的木星、土星、天王星、海王星。

地球是目前已知唯一表面有稳定液态水海洋的行星，海洋盖住了百分之七十一的面积。它同时凑齐了三样别人没有的东西：磁场挡住太阳风，板块构造把碳和硅循环下去，以及百分之二十一的氧气——那口氧几乎全是光合生物造出来的。地轴倾斜二十三度四十四分，于是有了四季；而那颗相对巨大的月球把倾角稳稳压住，让气候不至于在几万年里剧烈翻脸。

把海水拉出鼓包的不是引力本身，而是引潮力——近侧和远侧引力的差，它随距离的三次方衰减。月球比太阳轻两千万倍，但因为离得太近，它贡献的引潮力是太阳的两点二倍。朔日和望日，日地月连成一条线，出现大潮；上弦下弦时两个力互相垂直，出现小潮。农历八月十八的钱塘江大潮，是天体引潮力碰上喇叭形河口和泥沙淤积的共同结果。同一套摩擦机制把月球自转刹成了潮汐锁定，也在一点一点地把地球自转拖慢。

液态水需要行星收到的恒星能量落在一个不宽的区间里：太近，水蒸气跑进平流层被紫外线拆掉，氢逃逸走，海洋从此干涸，这就是金星的下场；太远，二氧化碳被冻进干冰，温室效应撑不住温度，火星就是例子。按通行的通量阈值算，太阳的乐观宜居带大约在零点七五到一点七天文单位之间，保守区间窄一些。地球刚好落在中间偏内的位置——但宜居带只保证温度可能合适，它不保证你真的有水。

地球形成时是个又干又热的岩浆球，最初的氢氦被太阳风吹跑，所以现在的海洋主要是后来补进来的。关键证据是同位素比值：海水的氘氢比约为一万五千五百分之一，碳质球粒陨石（尤其是普通球粒陨石一类）几乎完全对上，而哈特雷 2 号彗星的氘氢比是海水的三倍——这说明水主要来自小行星带那批富含水的天体，彗星只是零头。罗塞塔号在 2011 年测出的这个比值，把原来的主流猜想直接改写了。

最省燃料的办法是飞过去看一眼：水手二号一九六二年掠过金星，是人类第一次成功探测另一颗行星，只拿到二十几分钟的数据。想看得久，就得刹车入轨，而入轨需要的燃料远高于飞掠——所以第一个火星轨道器是一九七一年的水手九号。环绕器能做飞掠做不到的事：用雷达测高、用重力场算内部结构、用相机把整颗星球拼完整，并且连续工作很多年。

深空通信靠三座地面站阵列，分别在美国加州、西班牙马德里和澳大利亚堪培拉，保证地球自转时总有一面七十万公里外的天线看得见探测器；中国也有佳木斯、喀什和阿根廷的内乌肯站。旅行者一号发射功率只有几十瓦，传到地球只剩十亿亿分之一瓦，比一块手机电池在月球上发出的信号还弱。省燃料的办法是借行星的动量——引力弹弓：旅行者号靠四次行星借力飞出黄道面，新视野号借木星提速三万公里每小时。