5 起点与终点
自从约45亿年前太阳系形成以来，年轻的恒星（也许有其他行星系统）也在不断地诞生。同样，当地球诞生时，其他恒星及其行星可能已走到了生命的尽头。那么，太阳系将何去何从？
当越来越多的氢逃离太阳核，核内所剩的大部分物质是氦的时候，太阳核将因重力作用收缩，温度则升高。氢聚变只会发生在隋性氦核的表层上。在该阶段，太阳开始膨胀。当恒星外层远离内部时，它们就会冷却并变红。太阳的温度将低至原来的一半——约3000K，并变成红巨星。
在太阳膨胀的过程中，它的外环将会吞噬水星、金星、地球甚至火星，终结这个世界的一切生命，但太阳自己仍将存在。
之后，太阳中的氦将会聚变成更重的元素，太阳会再次缩小，随后又第二次膨胀成为一个红巨星。最后，当它的外层被驱散后，太阳就会变成一颗白矮星。
地球上的生命
地球上之所以有生命存在，最重要的一个因素就是水。因为生命的最初出现是由化学反应推动的，而这一反应在液体中发生的速率要比在固体中（原子被固定在特定的区域）以及在气体中（原子间的距离太远）快得多。地球大气成分的结合以及它与太阳间的距离使得地球的温度维持在水可以在其表面流动的合适范围内。
天文学家已经在宇宙气体云中发现了大量化学排列，这些排列可以进一步制造出对于生命具有重要意义的碳及其他元素的长分子。当恒星和行星在这些星云外形成时，一种叫做彗星的冰体会将含碳分子带到行星上。
许多科学家目前都相信生命很可能起源于大洋底的地热喷口附近，因为从这里涌出的来自地球内部的热水携带了各种各样的溶解物质。在这些喷口周围有我们所知的地球上最简单的生命形式，它们中的许多是依靠代谢热水中的化学溶解物质生存的。
澳大利亚的岩石——顶燧石证实了古老细菌的存在，它含有35亿年前的细菌化石。另一些石头中含有的化学证据表明生命是在38亿年前产生的——当然这样的证据是很难找到的。
有20亿年历史的最古老结构化石——叠层岩证明了蓝绿藻是最早进化的生命类型之一。在澳大利亚以及其他地方的前寒武纪岩石中发现的这类藻化石也有着与现代蓝绿藻相似的结构。
大约在25亿年以前，原核生物（由单一细胞核组成的简单海洋有机物）进化出了利用太阳光制造食物的本领：光合作用开始了。之后，原核生物细胞逐渐变得复杂起来，在大约12亿年前的时候，真核生物（每一个细胞都有细胞核）出现了，而真核生物最终进化成了目前存在于地球上的不同生命体。
在光合作用中，一个活细胞（通常在植物中）吸收水和二氧化碳，并释放氧气。光合作用一旦开始，自由氧气就会显著增加，环境就会变得更有利于生命发展。早期无脊椎动物是在寒武纪时期出现的，但陆生生物的繁荣直到3.6亿年前的泥盆纪（这个时期的早期，鱼开始出现）末期才出现。到了二叠纪时期（2.86亿年前），两栖动物进化到能够产下硬皮羊膜卵；最早的爬行动物也诞生了，其中的一些进化成了恐龙，其他的则进化成了哺乳动物。
不同意地球生命起源的科学家指出，复杂分子（包括氨基酸、脂肪酸）怎么可能由早期大气中的气体经电能引起的化学反应而形成呢？
鸟嘌呤和胸腺嘌呤是DNA的四个碱基中的两个，是存在于所有生物体中用于复制代码的指令，并可以产生一小部分的氨基酸（包括谷氨酸），这些都可以组成有机生命体的复杂分子。
石炭纪时期（3.6亿～2.86亿年前），无论在湿地还是在干旱地区，都出现了茂密的丛林和蕨类植物（见插图）、石松与木贼。两栖动物、一系列的无脊椎动物（包括蜻蜓）也在陆地上出现了。
到了奥陶纪（5.05亿～4.38亿年前），藻类在沿岸地带制造礁石，最初的珊瑚和最早的陆地植被出现了。现代鱼类的祖先——无颌鱼，以及三叶虫、其他节肢动物和现代甲壳动物的祖先都开始出现。这些物种与现在在地热喷口不远处的海洋中（见插图）发现的物种类型相似。
地球存在的大部分时期（前寒武纪时代），环境都是不适合复杂生命生存的。直到20亿年前能进行光合作用并释放氧气的蓝绿藻（藻青菌）以及其他海洋生物出现之后，这种情况才开始改变。这种藻类以层状存在，并且留下了被叫做叠层岩（见插图）的化石。现在，叠层岩仍然在沿岸海水中形成。
人的直接祖先是类人猿。发现于东非的最早人类祖先骨头距今有450万年。约150万年前，直立行走的人学会了使用石制工具；约145万年前，人类学会了取火；50万年前，直立人散布到了欧洲以及远东地区，这时他们已经能够制造工具，并是非常优秀的猎手。人类历史从此开始了。
盖亚假说
盖亚假说最初被认为是毫无根据的奇思异想，但经过仔细的分析证明，它虽没被广泛接受，至少也是一个值得深入研究的理论。盖亚是希腊神话中的大地女神，盖亚假说将地球视为一个整体，认为地球是一个有机生命体。英国科学家詹姆斯·洛夫洛克于20世纪60年代首次提出了这一观点。他震惊于地球大气层事实上背叛了地球是被人居住的事实：地球生物的新陈代谢使得地球大气的成分失去了化学平衡。换句话说，诸如沼气和氧气等本不允许混合的化学物质却被有机体制造出来并大量存在于地球大气中。太阳系其他任何行星的大气都不包含这种化学物质的混合。
如果生命正像这样改变地球大气的组成，它也许也在帮着塑造世界的其他部分。世界上各种各样的生命形式与我们体内的个体活细胞可能是类似的。每一个都是有生命的，每一个都以这样一种方式相互作用，在不知不觉中便创造出更大的生物体。
洛夫洛克把地球比作一颗巨大的红杉。树是确定无疑的生命体，但它的组成物质99%是无生命的。树的内部是由木质素和纤维素组成，唯一的活细胞包含在树皮——树薄薄的外层中。地球也是如此，它主要是由岩石和其他无生命的物质组成，只有地表生活着微量百分比的生命体。所以，地球也可以被看成单个的生命体。
科学家詹姆斯·洛夫洛克于20世纪60年代首次提出了盖亚假说。刚开始，这个假说很少有人接受，但现在越来越多的科学家开始部分或全部相信他的理论。
当然，地球上的生物有能力改变全球的环境，例如，大气中的二氧化碳可以被海藻的新陈代谢清除。而且，不仅仅是大气才受到生命体的影响，其他物质也一样。洛夫洛克举了地球岩石和水的几个特定属性作为例子，如温度、氧化度、酸度，这些属性都为生命体的日常活动所限制。因此，环境是能够使自己永久存在的。
很难说明人类在哪一点上适应了这个系统——盖亚的活动似乎依赖于行星的生命形式的无意识相互作用。然而人类是有意识的，随着科学、技术和工业的发展，我们已经拥有了盖亚以前从未拥有过的影响环境的能力——除了极端状况的冰期及小行星的撞击。工业污染、大量化石燃料的使用以及矿藏的开采都使得我们的世界难堪重负。不稳定的天气模式和气候变化是盖亚对这些破坏因素的初步回应。
许多科学家以及很多人都认为工业化国家的政府部门必须将保护生态环境放到一个优先位置。如果人类想要继续生存繁衍，就必须找到适应环境（而不是对抗）的新方法。尽管利用太阳能、风能以及潮汐能这些自然能源很不容易，但是它们在我们生活中的比例必须逐渐提高。
在2015年左右，欧洲宇航局的“达尔文号”空间探测器将利用盖亚假说的观点去寻找遥远行星上的生命。因为生命以一种独特的方式改变着行星的大气的化学成分，这些化学物质能够揭示数光年远的星球上是否存在生命。
依据盖亚假说，整个地球可以被看成一个生命体。与我们每个人身体中单个的细胞累加组成一个更大的生命体（我们自己）一样，地球上每一个不同的生命种类都对行星有机体的健康产生影响——这个行星有机体就是盖亚。
自然灾害
1984年11月，南美哥伦比亚的亚美若发生了一系列的地震，一个月之后蒸汽喷发开始增加，到了1985年9月11日，一场小型爆炸将鲁伊斯火山的火山灰和岩石抛向天空。对此，没有人表现出特别在意——尽管地方政府早就被警告过，亚美若是建造在1845年覆盖于此地区的泥流之上，那场泥流造成了1000人死亡。危险是显而易见的，但人们没有采取任何措施。
截止到1985年11月13日，该地区共有2.2万人丧生。一次相对较小的喷发喷出了一堆炽热的浮石和火山灰，并融化了火山顶上的积雪。融化的水以每小时超过35千米的速度往下奔流，沿途汇聚了大量的泥土、岩石以及树木，最终演变成了具有高度破坏力的泥流——它有30米高，并很快流经了这个小镇。带着10米高岩石块的一系列炽热流体扩散到低地上。当泥流最大时，每秒估计有4.7万立方米（约是亚马孙河的1/5）的碎片奔腾而下。
自然灾害在这个地方是罕见的，然而它们的确发生了——讽刺性的是，哥伦比亚泥流造成的破坏本应该是可以被降低的。20世纪80年代早期圣海伦火山和埃尔奇琼火山的爆发强烈地提醒人们，预报火山喷发是一项严肃的事情。1991年，从这些事件中得到的教训使菲律宾皮纳图博火山的大喷发得以预知，因此附近居民的大规模疏散工作在火山灰倾泻下来之前完成了，这些火山灰最终形成了0.15米厚的火山岩层。
火山是最壮观的自然灾害之一。火山灰喷发呈塔状，有20米高，在空中形成了浓密的云。火山灰可以在地面造成0.15米厚的堆积；在爆炸的几千米范围内，所有的东西都被摧毁。火山灰也许会奔流数百千米，从而破坏全球的天气系统。1991年菲律宾皮纳图博火山大喷发因为及时做好了疏散工作而没有造成人员死亡。
诸如孟加拉这样的沿海低地区域，洪水泛滥非常频繁，1988年，该国的一场洪水让3000万人无家可归。相反，1994年加州洛杉矶的一场地震看起来也许更严重，但实际死亡人数通常只不过数百人——与火山和洪水相比要少得多。
地震也会造成大量死亡和财产损失，以及交通破坏。加利福尼亚圣安地列斯断层沿线的旧金山以及周边地区是地震易发地带。1989年，这一断层裂开并激活了形成于1906年前的旧断层，它所引发的里氏7.1级地震夺去了62个人的生命并毁坏了近1000幢房屋。1994年1月，在相关断层上发生的地震在洛杉矶造成了类似的破坏。这是地球上监控最严密的地震区之一。尽管州政府与地方政府对转移地震无能为力，灾难性影响却可以经由强制实施的建筑结构标准来减轻。
证据表明：一场自然灾害可能有着全球性的影响。近年来，人们认为6500万年前恐龙的灭绝是由一颗直径1万米的陨星撞击地球引起的——撞击提升了地球的温度并造成了数周的黑暗。这就是被白垩纪/第三纪边界的岩层证明的所谓的K/T边界事件。这一岩层中的铱含量要远高于平均水平，这些铱被认为是来自陨星。这一时期广泛分布的撞击石英、长石、超石英（由非常高的压力下形成）、煤烟残余（可能来自撞击后的森林火灾）、锶同位素的异常增多和温度升高的速度都是由于撞击及撞击期间大气氦形成的硝酸酸雨引起的。
这些事件（或者其他自然灾难）促使哺乳动物继续进化，最终使智人快速增长，要知道这些成功的先辈（如恐龙等）一度统治了世界达数百万年之久。
希腊海岸附近的锡拉的仙度云尼岛是一个巨大的破火山口，它于公元前1500年左右喷发，夺去了岛上所有生物的生命。当部分或所有的岩浆从一个休眠火山锥形口下面的腔排出，导致锥形口坍塌时，破火山口就形成了。锡拉的火山破坏力是如此之大，破火山口是如此之深，以至于现在其底部已经为海水淹没。然而火山口的斜面却富含沉积矿物，这提供了肥沃的土壤并维持着一个小镇的繁荣。
1908年，西伯利亚发生了一场无法解释的灾难——大量树倒下，大量动物死亡，人们把这场灾难称作通古斯事件，它可能是由一个彗星的核在西伯利亚上空爆炸造成的。与陨星撞击不同，这次事件没有留下陨石坑；与6500万年前的K/T边界事件也不同，它并没有造成物种的灭绝。
来自小行星的威胁
1908年，西伯利亚的通古斯地区发生了巨大的爆炸；1930年，巴西一无人居住的地区上空发生了类似强度的爆炸；1947年，一系列陨星在俄罗斯制造了数百个直径为0.5～14米的陨石坑；另外在中国还有一个未经证实的历史事件——1490年，一个宇宙不明物体造成了1万人死亡。美国军事解密档案显示：在1972年8月～2000年3月间，美国空军预警卫星探测到了518次撞击事件，其中大多数物体在地球外层大气中安全爆炸——尽管它们释放的能量相当于落在广岛的原子弹，地面上的人却不会察觉。早在1694年，埃德蒙·哈雷就指出：过去彗星的撞击可能造成过全球性的灾难。确实，现在地质现实已经证明了我们的星球遭受过一些非常巨大的星体的撞击。
不是只有彗星才会威胁地球。尽管小行星通常位于火星和木星之间的小行星带中，但仍有1%的小行星处在非常怪的轨道之上并可能接近地球，它们因此被叫做近地小行星，但具体数量目前还不得而知。据估计，直径超过1000米的近地小行星有500～1500个，超过100米的则有3万～30万个。
近地小行星按位置可分为三类，前两类可以在夜空中被观测到：叫做阿冥尔的那一群主要在小行星带活动，越过火星轨道并在回归时摆动接近地球；叫做阿波罗的那一群跟阿冥尔差不多，但实际上是越过了地球的轨道；叫做阿腾的那一群最危险，它们大部分时间处在地球的轨道以内，并隐藏在耀眼的阳光下。它们在远日点时越过地球轨道，并在夜空中若隐若现，它们随后会再次越过地球轨道并向内落下，因为它们离太阳很近，所以阿腾能够隐藏在白天的阳光下并可能偷袭地球。
一系列望远镜一直在扫描这些危险的小行星。亚利桑那大学“太空监视计划”试图定位更小的行星，但只能局限在很小的范围内。
一旦被发现，这些小行星就必须被连续追踪并确定其轨道。如果一颗近地天体被发现处于撞击路线上，它就必须被推离。当然，这个天体不会被击成碎片——这在影片里常见。击碎不能改变它的运行轨道，大量的小碎块仍然会朝我们飞来。核弹能在小行星附近爆炸并融化它的一面，从而制造出大量的膨胀气体，这些气体就会像火箭推进器一样将小行星推离到不同的轨道上。尽管科学团体都在关心小行星撞击的危险，全世界国家的政府却很少投入资金来保护地球免受此类自然灾难的袭击。不过美国已经走在了前列，其投入的资金比全世界其他国家加起来还要多。
澳大利亚西部的狼陨坑位于大沙漠边缘。据估计，它可能是在100万～200万年前的更新世时期由一颗重达2000吨的小行星撞击而成的。
大多数小行星存在于火星和木星之间的小行星带中。这是小行星艾达，它是由“伽利略”望远镜在飞往木星的途中拍摄的。艾达有56千米长，并拥有一个直径1500千米的卫星。
早期地球受到外层空间星体撞击是非常频繁的。尽管巨大的撞击几率现在已经非常低，但其威胁还是存在的。比起“会不会”撞击来，这更是一个“什么时候”撞的问题。这幅艺术品展现了小行星撞地球的壮观瞬间。
全球分布的陨坑只不过记录了地球受到的一部分撞击。因为我们的行星有板块构造，它使得地壳循环，并且有大气侵蚀陨坑，许多撞击伤疤在经年累月间被抚平了。
人类离开地球
1960年，苏联用5吨重的“东方1号”宇宙飞船将尤里·加加林送入了地球轨道，他由此成为进入太空的第一人。不到一个月之后，美国指挥官阿伦·谢波德在170千米高的外层大气中飞行并安全返回地面。
无人宇宙飞船于1958年第一次尝试飞往月球，但最终失败了。1959年，苏联飞船“卢尼克1号”飞越月球并传回了月球磁场的信息。10年后，美国“土星5号”火箭向月球发射了“阿波罗11号”飞船，宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林登上了月球表面的静海。从那以后，数艘载人或无人飞船又登上月球并传回了大量关于月球地质历史的数据。漫游车帮助宇航员采集一系列岩石样本并带回地球。测量仪器被留在月球的表面用于测量月震、宇宙射线强度以及磁场。
科学家也从太空中对地球做了全面地研究。20世纪70年代早期，一系列地球资源卫星开始从轨道上拍摄地球表面，这项工作到现在还在继续。使用一系列不同的波长，地球资源卫星和它的后继者们已提供了全球性的地质资料、热流、植被、土地利用、洋流、天气模式以及重力状况等数据。
将宇宙飞船送到其他行星去难度要大得多，但人类已经成功完成了数次。水星壮观的表面图片于1974年由“水手10号”传送回来，同年，苏联“维尼拉号”探测器获得了金星的雷达照片——它穿透云层覆盖的金星并分析了其地表岩石。更多的探测器已经到达了金星，在最近的一次探险中，高精度雷达测绘器“麦哲伦号”于1990～1994年间绘制了金星地图，它传回的数据使得金星地质学得到了改写。
自1962年开始，到达火星的探测器也越来越多。我们所知的大部分关于火星的信息都是由“水手9号”实施的两次海盗计划于20世纪70年代中期传回来的。它们同时携带有轨道探测器和登陆探测器，并传回了大量信息，补充了热、大气、地质化学以及地质物理的数据。如今，美国、欧洲和日本都在向火星发送空间探测器。
也许迄今为止最成功的太空任务要数旅行者任务了，该任务有两个探测器，于1979年到1989年间访问了木星、土星、天王星和海王星以及它们的许多卫星。令人印象深刻的木星云层、土星环、木卫一上的火山、海卫一上的间歇泉以及天王星卫星米兰达上的巨大峭壁都给了我们关于宇宙的新视野。另一个探测器“伽利略号”被发射后经过了金星、地球、月亮（1990年）以及小行星加斯普拉（1991年），最终到达了木星。一个小型探测器按计划进入木星大气层，并传回了一系列关于闪电、磁场和带电粒子的信息。该轨道探测器的任务已经收尾，一个类似的探测器“卡西尼-惠更斯号”已于2004年到达土星。
1969年7月，“阿波罗11号”登陆月球，宇航员跨出了人类探索宇宙的一大步，并在月球上安装了探测器，如图中这个地震检波器。
外行星探测器可包含复杂的运行轨道，这样宇宙飞船就能够利用行星的引力影响加速到足够快的速度，使自己能够到达下一个行星。“旅行者2号”飞船（见插图）利用了行星不寻常的排列方式并于1989年到达海王星——这时它已经运行了12年，约70亿千米。人们希望“旅行者2号”最终能在21世纪早期传回关于太阳风外层边界的信息。“旅行者1号”在离开太阳系平面之前经过了木星（1979年）和土星（1980年）。1989年发射的“伽利略号”探测器1990年经过金星，然后又往地球回飞，并于1991年遨游在小行星带中。它于1992年再次飞经地球并在1993年飞越小行星艾达，最后它于1995年12月到达木星。
美国阿波罗登月计划最开始依靠110米高的三级土星火箭将宇宙飞船发射到地球轨道。飞船被加速到4万千米/小时，然后开始它历时2.5天，长达38.4万千米的月球旅行。等它到达月球的时候，指令舱仍然停留在轨道上，而更小的登月舱则降落到月球表面。
尽管这些无人探测器取得了巨大的成功，但将载人探测器送到火星仍然是空间科学家长期的目标。同时，长期的资金支持对于这样浩大的工程来说仍然是一个难题。
布鲁斯·麦克坎德莱斯是一名太空穿梭宇航员，他于1984年漂浮到宇宙空间中，身上只系了一个机动控制装置和氮推进器动力装置。太空穿梭让宇航员获得停留在宇宙空间中的实际体验，空间站使得他们能够连续离开地球好几个月。但资金和政治的限制导致访问其他行星的新计划看起来遥遥无期。