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1996年美國總統柯林頓宣布航太總署的科學家在火星隕石編號ALH84001內找到生命的跡象，這個消息強烈震撼科學家對地球以外生命起源的認知，外星生命的可能性並不是沒有，但對科學家而言，唯有證據才令人信服。仔細察看科學家的研究，主要是在火星隕石上發現三樣特殊的物質，球狀碳化物、磁性礦物質和多環芬芳烴，嚴格說起來，這三樣都不是代表生命的有機物質，球狀碳化物和周圍的卵圓形物體的年齡經過放射性銣87的測定，有些約有13.9億年，大部分約36億年，雖然卵圓形物體的長相類似地球上的桿菌，但體積卻比桿菌小十倍，本身根本不是火星生命物質的殘骸。磁性礦物質經常出現在地球上的細菌，細菌可以利用體內的磁性物質當作方向的指南針，但有磁性礦物質並不代表一定有細菌存在，並且火星現在的地磁微弱，只有地球的萬分之一，火星上的細菌要靠磁性礦物質，可就變成一個大路癡。而在地球上，有生命的地方，就有多環芬芳烴，但多環芬芳烴也出現在沒有生命的地方，例如星際塵埃、古老隕石也都出現過多環芬芳烴。
ALH84001內發現的證據並不必然推論火星上曾有過生命，但也引發科學家對生命的形式做了熱烈的討論，除了看到真正的生命跡象，或者是生命的化石，還有哪些證據有很大的機率伴隨著生命。ALH84001並未證明火星有過生命，雖然卵圓形物體長得很像桿菌，但它的最大問題是體積太小，很難想像如何支持基本的生命活動。這也引發科學家在地球上找尋極小生命的熱潮。
也是ALH84001發現的刺激，美國航太總署開始對一些基本問題產生興趣，對於生命和整個宇宙的關係導引出幾個問題。
星系如何形成？
恆星形成的主要關鍵？
恆星何時才會形成行星系統？
是否有類似地球的行星存在？
地球上的生命如何開始？
什麼樣的生命型態是我們應該找尋的？
這些問題並不是第一次提出來的，但有可能是第一次能夠提出解答。航太總署的起源計畫(Origins Program)就是以上述問題為基礎，首先科學家先確定哪些與問題相關的知識是確定的，哪些知識仍待釐清，然後思考手中有哪些方法可以解決問題，或者需要發明新的工具來提供解決之道。我們先看看對於有關起源的相關知識。
星系的形成
星系的形成是和宇宙的起源有密切關係。宇宙在古時候有無限的意義，現今的天文學家有足夠的證據證明在我們人類可觀察的範圍內，宇宙所包含的物質是有限的，不過這個數量對一般人來說，可以算是無限大。宇宙的物質在空間上的分佈是呈現階級狀，若是用數十億光年為單位的尺度量整個宇宙，宇宙看起來是均勻的，就像將一大罐糖均勻地灑在地上一樣。但是小於數十億光年，宇宙內就有所謂的大尺度結構，物質並不是均勻分佈，而是有網絡可尋，即使網絡本身也不是均勻的，網絡內可以看到星系，或由數十個以上星系組成的星系團，這種階級狀的關係類似人類的社會組織結構—個人、家庭、社會、國家、聯盟和聯合國。恆星系統算是宇宙世界內的家庭，而「家庭」內的成員包括恆星、行星和一些彗星等。那麼宇宙有多大？若從數量角度來看，整個宇宙大約有1011個星系，每個星系大約有1012顆恆星，另外還包括星際間氣體和塵埃，天文學家相信以上提到的物質只佔全宇宙的10%，剩下的90%是看不見的，稱為黑暗物質。全世界人口的數量級為109，太陽所在的星系稱為銀河系，光是銀河系內的恆星數目就是人類的1000倍。
假如從星系為起點向上看，星系會集結成星系團，星系團可以集結成超級星系團，這種宇宙的結構是如何形成？宇宙內的物質是先形成星系大小的結構，然後在當中形成一顆顆恆星，還是物質先形成恆星，然後恆星再經過之間的萬有引力力吸引，集結成星系，這些都仍待研究。
天文學家在上個世紀的後半期有許多重大的發現，除了在各種不同波長的天文觀測開拓了我們的視野，也拓展了我們對宇宙的認知，我們已經知道宇宙是如何誕生，當中的各種過程是如何演變。但是仍有許多重要問題尚未解決，最重要的問題是，宇宙的第一個星系是如何形成？
天文學家在某些角度很類似考古學家，天文學家經常要對幾十億年前的宇宙進行考古，越大口徑的望遠鏡可以看到越遠的天體，也就可以看到遠古的宇宙。最近幾年天文學家在這方面有很大的進展，根據美國航太總署的哈柏太空望遠鏡長達十天的觀測，已經獲得深空的宇宙影像，當中可以辨識出宇宙不同演化過程中的1500個星系，有些星系是存在於宇宙只有十億年的歲數，假如換算成人類的年紀，大約是在七歲左右。但是要尋找宇宙第一個形成的星系，最少要觀測到宇宙只有數億年的年紀，也就是宇宙尚未斷奶的階段。
星系形成的問題是和宇宙的起源有關，說到宇宙起源，就會和大霹靂理論有關，現在的天文學家相信宇宙的時間、空間、所有的物質和能量是從一百多億年前的大爆炸所產生的，之後的數十萬年，整個宇宙因為溫度太高而無法形成任何物質，只有次原子物質和光子的混和體，次原子物質和光子不斷地相互碰撞，這時宇宙是一直處在膨脹的階段，宇宙的溫度也不斷地下降，最後次原子物質不再和光子碰撞，對光子而言，整個宇宙變得清澈透明，而次原子物質開始組合成氫原子和氦原子。由於光子不再和物質有碰撞的動作，光子也就隨著宇宙膨脹而溫度下降，直到現在，光子的溫度已經降到2.73K，這也是美國航太總署的宇宙背景探測船(COBE)所看到的2.73K宇宙背景輻射。
從COBE看到的宇宙背景輻射，可以發現和理論的預測非常吻合，2.73K的背景輻射長相就像是物理教科書的插圖，這是理論學家的一大勝利。但COBE的結果也困擾了星系形成的理論。星系的形成是因為宇宙的某些區域質量分佈不均，某些地方物質密度較高，該區的萬有引力收縮，形成星系，但是COBE發現宇宙最開始的物質分佈太均勻，均勻地讓人受不了。
如何從均勻物質分佈的不均勻處形成第一個星系？形成星系後又是如何演化？星系又如何變成現今的模樣？這些謎題都是起源計畫的重要課題，航太總署要在最近十年中發射太空紅外望遠鏡設備(SIRTF)和下世代太空望遠鏡(NGST)，用來探索早期的星系，希望找到解開宇宙起源的關鍵證據。
恆星形成
近年來毫米波和次毫米波無線電波望遠鏡陣列的快速進展，帶動恆星形成理論和觀測有重大突破，恆星形成的區域都會被雲氣和塵埃包圍，原恆星發出的可見光無法穿透出來，阻礙天文學家的觀測，但無線電波是可以穿透雲氣和塵埃，使得恆星形成的理論可以得以驗證。現今質量近似太陽的形成理論趨近成熟，這類恆星形成的各個階段都有理論和觀測的證實，一般相信當雲氣中心開始形成，周圍同時也會形成扁平的盤狀雲氣，稱之為吸積盤，氣體會先掉落到吸積盤，然後旋入中心，累積中心原恆星的質量，部分氣體則會從原恆星兩極的方向噴出，形成星際風，星際風可以將原恆星周圍剩下的雲氣吹開，就像將恐龍蛋殼撥開，讓原恆星露出頭角。
不過對於大質量恆星和雙星的形成理論仍待加強，天文學家發現大部分的恆星都是屬於雙星系統，雙星系統是否會有行星系統，雙星的形成會如何影響行星的形成和發展，進而影響生命的起源，這些都是起源計畫的研究方向。
行星的形成
我們的太陽屬於四十六億年前誕生的第二代恆星，大約是在我們銀河系一半歲數的時候，一團由星際氣體、塵埃和冰所形成的雲氣經過萬有引力塌縮，形成人類所處的太陽系，引發這次萬有引力塌縮的導火線很可能是周圍的超新星爆炸，爆炸產生的衝擊波擠壓周圍的雲氣，導致雲氣開始收縮。雲氣並不是全都朝向中心塌縮，形成緻密且會自行發光的恆星—太陽，有些物質會形成旋轉的盤狀分佈，稱之為原行星盤，圍繞著太陽。原行星盤內的塵埃和冰碎片會開始結塊，當它們在盤面上旋轉的時候，會收集周遭的物質，壯大自己的聲勢，最後長成數公里大小的微行星，其中的一些微行星就是現在太陽系九大行星的前身，其他的微行星則變成彗星或小行星，要形成這些行星、彗星或小行星，原行星盤是必備的。
這些推論都是根據我們對太陽系的認知而來，太陽系以外的行星系統是否也是符合我們的推論，它們是否也是從原行星盤上誕生？原行星盤是否存在？天文學家的確在一些初生恆星周圍看到原行星盤，例如著名的繪架座β星，通常用無線電望遠鏡或是紅外線望遠鏡尋找由塵埃構成的原行星盤。
除了找到原行星盤，天文學家甚至找到太陽系外的行星，尋找這些行星對天文學家來說可算是一項不可能任務。通常行星所發的光是來自恆星的反射光，反射光的強度遠小於恆星的星光，因此要辨識出行星就好像在大白天的天空中尋找星星。至今天文學家已經利用各種方法找到數十顆外太陽系行星，但行星形成的理論仍在努力的階段，行星形成的詳細過程仍待研究，在什麼樣的條件下可以形成適合生命的行星。另外我們知道恆星經常是以雙星系統出現，雙星系統的行星又該如何產生？行星形成的理論，探測其他行星系統和在這些行星上找尋外星生命也都是起源計畫的目標。
生命的形成
假如外星生命也都是在行星上孕育，那麼瞭解地球的生命起源應該是推測外星生命發生環境的首要課題，這包括研究地球的地質，進而瞭解最早生命是在何種環境下產生，利用電腦模擬早期地球的大氣和海洋，尋找最古老的化石，利用最新的分子生物學技術研究地球上各種不同的生命型態是如何形成，它們共同的演化祖先是誰，甚至在實驗室內模擬早期生命是如何形成。從地球生命起源的瞭解，才能知道我們到底要在浩瀚的宇宙中找尋什麼？到底哪種證據才能顯示外星生命的存在。
有了這些問題，接下來是該如何動手。起源計畫除了利用現有的技術和儀器，並發展必要的技術和儀器來解決問題，首先在觀測用的儀器方面可以分成太空觀測和地面觀測，太空觀測除了現有的哈柏太空望遠鏡、遠紫外線測譜探測船、遠紅外天文平流層觀測站和太空紅外線望遠鏡設備，起源計畫還預計了三個世代的觀測任務，第一代主要是要尋找外太陽系行星，觀測設備包括星光，這是由二個太空望遠鏡所組成，相當於一台一公里口徑的望遠鏡。另外還有太空干涉法和下世代太空望遠鏡，其優良的解析能力都是用作尋找外太陽系行星的利器。第二代任務則是利用現有的技術探索外星生命的可能性，第三代任務則是要求更新的技術，進一步找尋生物活動的化學反應和親眼看到行星的長相。
所謂萬丈高樓平地起，要想發展太空觀測，一切的研究都得在地球表面上開始，三個地面觀測的研究和努力可以提供未來起源計畫新技術的基石。三項地面觀測包括二微米全天巡天、凱克干涉儀和帕洛馬干涉儀測試。干涉法是以數個小望遠鏡組成一個等效的大望遠鏡，在地表或是太空中，受到環境的限制，單一超大望遠鏡是很難完成，例如要在太空中建造360公里口徑的望遠鏡就非得用數個小望遠鏡組合而成。這些尖端技術都得先在地面上進行。
為什麼要重視起源的問題？這對人類的生活有什麼重要性？這種問題就像是詢問將要率領船隊出海尋找新大陸的哥倫布：為什麼要尋找一個可能不存在的新大陸？新大陸對當時的歐洲有什麼立即的好處？探索未知！人類就是靠探索未知才有現在的文明、現在的成就。從航太總署的起源計畫來看，其主要目標就是探索我們人類的文明是如何形成，我們人類是宇宙唯一的子民嗎？宇宙未來將是什麼？人類的未來將是什麼？相信起源計畫可以為我們的起源提供一些線索！ | 
