在美国马萨诸塞州工艺研究所举行的研讨会上，一些科学家指出，前往火星必要的各项技术和工艺试验已经完成或接近完成。在太空获取氧气和保证宇宙飞船长途航行的动力是人类远征火星必须解决的两大问题，这两个问题已基本解决。可以节省大量燃料的离子发动机也已经出现，并装配在“深空1号”科学探测器上投入实际使用。而从火星大气中分离氧气的方法也已被掌握，人类在火星上生活无须从地球送去大量的氧气供呼吸。
人类还在一步步向火星靠近。2000年的火星探索计划一旦成功，那么人类就迈出了登陆火星的关键步伐。兰迪斯博士认为，把人类送上火星的最困难之处，不是如何送他们去，而是如何让他们回来。
天地之缘
人们早已认识到，地球在宇宙空间并不是一个孤立的星球。它与宇宙脉脉相通，息息相关。现代地质学的研究表明，宇宙间的影响可以有力地促进地球上生物的进化，也可以给地球上芸芸众生带来灭顶之灾。虽然在长达数十亿年的地球历史中，经过了无数次苍海桑田的变化，但在地质记录中依然保存了地史中的几次重大生物绝灭以及与之有关的各种异常现象。
比如，地球上的生命是如何起源的呢？有不少科学家认为是陨石或彗星白天外将低等的微生物带给了地球，并称这种陨星的撞击是真正的“生命之吻”。
从1984年至今，中外古生物学者在云南省澄江县的天帽山采集到了约5万块化石，证实在距今5.3亿年的寒武纪早期，地球上的生命存在形式突然出现了飞跃。科学家发现，在距今6亿年前在“隐生宙”与“显生宙”之交，古海洋中的稳定碳、氧同位索组成发生过三次剧烈的波动，这是环境、水体盐度和水体温度剧变的标志。是什么因素造成的呢？目前无人知晓。
此后发生的一系列绝灭事件中，如距今367百万年前的晚泥盆世弗拉斯——法门期之间的大绝灭令人吃惊。当时有60%的生物绝灭了。其中海洋生物多达70多个科，浮游植物绝灭了90%以上。
还有在我国华南地区、德国、法国以及北美地区，各国地质学家们都见到了发生在这一时期的海底浊流沉积物，这是由于大海啸造成的。据推算，这一交界时期约为5万年，为什么会发生大海啸？而且几乎是全球同时发生？
在古生代与中生代之交，距今245百万年以前的二叠纪末期发生了地球历史中最大规模的生物绝灭事件。当时动物界有52%的科发生了绝灭，两栖类中的75%科和爬行类的80%科也都绝灭了。
迄今，研究得最广泛、最热闹，也是最著名的就是中生代与新生代之交的白垩纪末大绝灭了。在距今65百万年前的这场大绝灭中，死亡的属近50%，种竟高达75%。曾统治地球1亿多年的恐龙也绝灭了！这一次大绝灭为何发生？在世界上许多地点的这一地层界线处不断找到了被人认为可能属于地外物质的铱的异常富集，而且还发现了稀土族元素富集和碳酸钙含量突然减少的现象。这是当时环境大变动的标志。科学家对当时环境大变动的推断很多，大多数人认为与“太阳耀斑”、“超新星爆发”、“小行星撞击”、“彗星冲击”等天文事件有关。也有人认为与宇宙变化引发的火山喷发有关。为了详细地研究这种紧密相关的天地生系统，天文地质学——这门边缘学科终于诞生了。这一名词最早却是由俄国人里斯维克在1877年提出来的，以后，尤其是近代才不断地得到了完善。
早在3000多年以前，中国古人就根据星体运动预测地震的发生。19世纪的欧洲人提出了冰期的发生与天文因素的关系。我国地质学家李四光在20年代就注意到了地质现象与地球自转变化的相关性，并据此发展了“地质力学”。
1978年，英国著名天文学家赫依乐探讨了宇宙星云与地球上生命起源的关系，认为彗星、天王星、海王星在地球生命物质形成和发展过程中可能起到了“温床”和联系纽带作用。
美国学者奥克富通过对距今6百万年前始新世玻璃陨石的研究和古植物提供的古气候变化情况，认为当时地球可能存在光环。最后，还有人认为在6.5亿年前，地球上空可能存在过冰构成的光环。地球的磁极在历史中曾发生过多次变化，解释这一现象的假说也很多。研究天文地质关系的学者认为：古地磁极变化首先取决于太阳系围绕银河系的运动轨道。太阳系距银心的远近；可影响地球气候和磁极的变化。
我国的科学家仔细地调查了古树年轮中的放射性C14的变化，发现公元1000年以来C14的变化与我国同时期8级以上大地震的发生有对应关系，认为C14含量变化反映了高宇宙线的变化，有可能与宇宙中的超新星有关。在明清宇宙期中至少有两次超新星爆发，如1572年仙后座和1604年的蛇夫座超新星，这时期也发生了陨石、彗星、太阳黑子活动等天象和火山、洪水、海啸等地象异常，这在历史中都是有记录的。
日本学者系统地整理了1800年以来的彗星记录，列出了几百个彗星的6个轨道根数，计算了170多个彗星的近日点的时间和距离，他发现当彗星离地球近时或受到两颗彗星以上的叠加作用时，就有大地震发生。
根据近2000年资料分析，彗星在16~17世纪时明显增多，这与我国和世界上一些地震区在这一时期的地震高潮是对应的。我国唐山、云南龙陵、四川松潘约7级以上大地震都与e号彗星有一定关系。在很多大地震时观测到陨星。1755年11月1日欧洲里斯本大地震前后有流星出现；1886年8月31日北美查尔斯顿大地震时，也有很多流星。1976年3月8日下午在我国吉林市下了场世界罕见的陨石雨，同时在浙江、山东、贵州等地也有大量的陨石记录。
随着目光向外层空间的延伸，人类越来越深刻地认识到，地球和地球上的生物无不与宇宙息息相关。只有认识地球的历史方能更好地预测未来。
21世纪的科学
宇宙何时诞生？地球正在进行什么变化？生命如何演化而来？……20世纪的人类正努力阐明这许多谜题。至今，面临已经到来的21世纪，科学的各个领域还留下什么样的课题？21世纪的科学会进步到什么程度？科学家为我们作出了一些预测。
自从1609年伽利略首次举起望远镜瞄准太空以来，我们一直努力将视野延伸到更遥远的宇宙。如今我们终于能够观测到位于140亿光年远处的类星体。1929年，哈勃发现了宇宙正在膨胀的事实。宇宙正在膨胀，这意味着宇宙有个开端。那么，宇宙是如何开始的呢？科学家原本认为，在宇宙演化的过程中，应该有个星系一起诞生的瞬间，但观测至今仍一无所获。或许星系不是一起诞生，而是一个个冒出来的。星系形成的查证，是我们尚未完成的大课题。生命的起源是天文学永远的课题。我们不知道在21世纪能不能解答生命是如何诞生的这一非常重大的课题。
现在已知最基本的粒子有6种夸克和6种轻子。同时也知道，自然界中存在“重力”、“电磁力”、“强力”、“弱力”等4种力。20世纪的基本粒子物质学虽已完成描述基本粒子状态的“标准理论”，但并非如此便可解答所有谜题，因为我们还有许多问题尚未解决，如为什么基本粒子会有夸克和轻子这类东西？为什么会存在这么多种力？基本粒子的研究由于粒子加速器的运用而获得极大的进展。20世纪也可称为加速器的时代。欧洲正在建造大型粒子加速器，21世纪初期大约完工。有了这种加速器，应该能确认希氏粒子（假设具有质量的基本粒子）是否存在。此外还可以查证夸克和轻子是否具有内部构造。
太空开发可大致分为运送物质的太空运输、太空利用、太空科学及载人活动等几方面。在太空运输方面，已从火箭发展到现在的航天飞机这种新式运输工具。21世纪是太空飞机的时代。在太空利用方面，人们期待在21世纪利用太空站“阿尔法”号制造出癌症、艾滋病的特效药及钻石纤维等理想物质。建设有人月面基地、太空观光旅行成为21世纪载人活动的目标。
地球是太阳系9大行星之中惟一孕育出生命的行星。以往对生命的起源始终无法做一个圆满的说明，以致各种理论纷纷出现，亚利乌斯甚至提出了“宇宙飞来说”。而有关人类的起源却仍处于混沌不明的状态。我们对于生命起源的相关年代大致了解如下：地球46亿年、有机物35亿年、原核细胞26亿年、真核细胞10亿年。生命是如何诞生的呢？把原始大气的成分氨、甲烷、氢放人烧瓶后加以放电，便能制造出氨基酸等构成生命的有机物分子的实验，已经获得成功。那么同样的事情曾经发生在初期地球吗？
目前已知最古的猿人，是1992年发现的440万年前的拉密南猿和1995年发现的410万年前的亚纳门西斯猿人。以往，人类和猿猴是以脑容量来区分，而现在则较重视两脚直立行走。亚纳门西斯猿人的胚骨特征明显地表现出两脚行走的迹象。科学家正朝着两个方向展开研究，一是往较古老的时代回溯。一是往演化为类人猿的延长线上去追寻。今后，凭借化石探测机的开发等科技的进步，或许不到半个世纪就可以阐明人类演化的轨迹。但对于演化的机制，则有待进一步研究。
长久以来，地球板块运动和地幔对流始终只是理论而已。直到最近，科学家利用超长基线电波干涉仪测量夏威夷和日本之间的距离，首次确定这段距离每年会移动数厘米，才为板块运动提出了强有力的证据。而在地幔对流方面，科学家利用地震波进行观测，发现地球内部有规模达数千千米至数万千米的温暖处及寒冷处，令人怀疑这就是地幔运动的痕迹。过去是否也有相同的地幔对流呢？地核在什么时候分为内核和外核的？科学家仍将继续探索，或许又会产生新的地球观。
具有更复杂构造的人体就像一个小宇宙。我们对自身的构造还有许多待解之谜，脑就是如此。20世纪后半叶，由于核磁共振扫描和正电子辐射断层扫描等技术的问世，已又清楚地看到脑的活动状态。21世纪想必仍是脑的时代。阐明脑的机制就是理解人类本身。到了21世纪，我们对于脑的基本机制，应该有相当的了解。其结果可能导致智能机器人——神经元电脑和人工智能的开发。
月面都市2050计划
自古以来，月球对于居住在地球上的我们来说，是个神秘的世界。但是，自60年代中期开始的“阿波罗计划”探明了月球不但蕴藏着有用的资源，而且掌握着解答太阳系诸多问题的钥匙。现在，有关月球的新探测及开发计划正在积极推展中，它已成为21世纪人类从事太空活动的据点。
月球是地球惟一的天然卫星，也是距离地球最近的星体。月球和地球的平均距离大约38.4万公里。月球的质量为地球的1/80左右，太阳系其他行星及其卫星的质量比大致在1/5000至1/108之间，因此月球可以算是大得出奇的卫星。从地球上可以看到月球正面，分布着称为“海”的阴暗部分，构成了月球的图案。但是，在月球的背面几乎没有海，只见密密麻麻的坑洞。月球的明亮部分称为“高地”。
1969年7月20日，阿波罗11号登陆于月球正面的“宁静海”。展现在降落月面的太空人眼前的，是个死寂的荒凉的世界，气压只有十亿分之一大气压，几近真空，所以太阳光得以长驱直入，猛烈地射向月面，造成日晒之处的温度高达130℃，相反在日阴处由于没有大气可传热，温度降到—170℃。因为没有大气层，所以也没有地球的蓝天白云，抬头望去尽是一片幽暗的宇宙。“阿波罗计划”总共带回了约400千克的月球岩石。通过对月球的研究，发现其中含有可萃取出氧的矿物，月球表层土壤也含有氢。这意味着，将来人类可从月球岩石及土壤中提取出氧和水。此外，月球岩石及表层土壤还含有矽及氧化钙等建筑材料、铝及钛等金属材料。
借着对月球进行的科学探测，人类将再度登陆月球。月球将成为人类未来从事太空开发的基地及火星探测的桥头堡。因此，人类将在2010年左右建立小规模的前哨站，以便调查人类是否能够长期停留在月球上，以及月球的微小重力和严酷环境会对人体产生什么影响。日本太空开发总署（NASDA）目前还在进行由3名作业员在月面停留10天的“有人月面据点”的研究。有人月面据点可能设立在可以同时了望地球及远太空，而且登陆及返航都很容易的月球赤道附近的东端。受日本太空开发总署的委托，石川岛播磨重工业所构想的方式是，首先降下无人的“电力舱”及“月面作业车”，然后再送下作业员，利用月面作业车在短期内把“居住舱”和“实验舱”组合起来。有人月面据点将成为人类进出月球的第一步。
到了2050年，或许会在极区建造出闪耀金色光芒的月面都市。日本大林组公司已提出这种“月面都市2050”的构想方案。建设月面都市2050所需的一切材料，乃利用“阿波罗”计划所发现的月球资源。月球岩石中的氧化钙等成分可制成混凝土，矽可制成玻璃纤维等。使用这些建筑材料在真空的月面上建造球形圆顶屋，并使屋内气压维持和地球相同，为保持建筑物不受温差的损害，圆顶屋将采用金质涂层。月面都市的建设地点将选在月球北极或南极地区，其优点：一是居住的月面人员能够随时和地球通讯，二是全年皆可利用阳光。月面都市2050乃计划利用南极区的坑洞，在坑洞中的平坦处建设都市，并在坑洞边缘设置太阳能电池板以便利用阳光。
没有生命、水和空气的新月世界，其实蕴藏着无限的可能性。月球不但拥有进行太空开发所需的资源，而且隐藏着解答太阳系起源之谜的钥匙。最近，埋藏于月球的核聚变燃料“氦3”倍受关注。借核聚变作用发光的太阳，猛烈地吹出氦3而形成太阳风。太阳风会直接吹到月球表面，而把其中的氦3封闭在砂石的结晶之中。进入21世纪后，人类或许会开发出核聚变技术，以便取代储量日渐枯竭的石油，以及会放射出辐射线的核能发电，到那个时候，月球将成为地球的新能量来源。