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“ 天体生物学 究竟是什么？！”一名美国特勤局特工向无线电对讲机那头喊道。他刚刚在旧金山附近的美国国家航空航天局（NASA）埃姆斯研究中心检查了一位访问学者的身份。来访者对他说自己正在参加NASA组织的第一次天体生物学科学会议。埃姆斯研究中心有一座简易机场，可为“空军一号”提供安全的着陆点。正是在这条飞机跑道上，2000年4月，比尔·克林顿总统带着他的特勤局随行人员飞抵旧金山湾区。
这名特工会提出这样的问题也算正常，毕竟直到20世纪90年代末，学界才对 天体生物学 的含义达成科学共识—应该很少有外行人或者特勤局特工听说过这个术语。彼时，NASA开始推进一个由埃姆斯研究中心领导的天体生物学研究项目，而我正是该研究中心的一名空间科学家。一开始，我的一些同事并不喜欢“恒星的生物学”这一希腊语字面义。有人嘲笑说，生命是不可能存在于地狱般的恒星之中的。相对来说，一个不那么令人扫兴的解释是，“天体生物学”（astrobiology）中的“天体”（astro）涉及的是恒星（包括太阳） 周围 的生命，或者简单来说，太空中的生命。事实上，很多天体生物学家既关心地球上生命的历史，也关心其他天体环境中的生命。天体生物学家们一致认为，我们应该首先对地球上的生命是如何演化的有一个明确的认识和了解，以便进一步思考地外空间生命存在与否的问题。然而，现代科学的一个惊人现状是：迄今为止，它甚至无法完全回答一个孩子可能会问的生物学问题！地球上的生命是如何起源的？我们对此有一些认识，但是其中的诸多细节仍然是未知的。地球与太阳系的哪些特性使得我们的星球适合生命发展？同样地，我们有一些观点，但仍然不了解很多方面。那么又是什么驱动生命向复杂的有机体演化，而不是仅仅保持简单的形式呢？我们仍然不清楚。
为了填补这些人类认知的空白，天体生物学作为 研究地球上生命的起源与演化，以及其他天体环境中可能存在的各种生命形式的科学分支 应运而生。这是我自己更喜欢的一个定义。NASA则把天体生物学定义为： 对宇宙中生命的起源、演化、分布和未来的研究。 另一个常见的释义是： 对宇宙中生命的研究 ，或者 对宇宙环境中生命的研究。 在这一范畴下，天体生物学家既探讨“地球生命的过去与未来是怎样的”，也探索“地球之外是否也有生命存在”。
20世纪90年代末，天体生物学作为一个学科诞生，与此同时，四项重大科学进展也横空出世。1996年，科学家在一块火星陨石中发现了颇具争议的古代火星生命迹象。这块重1.9千克的石头由于小行星撞击而被炸离火星表面，最终落在地球的南极地区。无论该研究对陨石中存在微体生物化石的解读（详见第六章）是否正确，这项发现都引发了人们对于地外生命的思考。此外，在过去的二十年里，生物学家证实，一些微生物能在比传统认为的更广泛的环境条件下存活，它们甚至能够在极端的温度、酸度、压力或者盐度条件下 茁壮成长 。因此，我们开始考虑在看似极端严峻的地外环境条件下存在微生物的可能性。第三个发现来自1996年NASA的“伽利略号”探测器所拍摄的被冰覆盖的木卫二的表面图像。这些图像揭示了在木卫二冰面上一些冰块曾彼此渐行渐远，说明在冰层下可能存在海洋。第四项是，自20世纪90年代中期以来，天文学家陆续观察到越来越多围绕其他恒星运动的 系外行星 。上述这些发现表明，生命可能定居在这些遥远的系外行星上，抑或潜藏于如我们宇宙后花园般的太阳系内的其他星球上。我们不禁怀疑：在宇宙中生命是不是普遍存在？