Amy et Rory, qui sont en pleine lune de miel, sont passagers à bord d'un croiseur spatial avec 4000 autres passagers. Celui-ci est en perte de contrôle et plonge dans l'atmosphère d'une planète colonisée qui est voilée d'un système de nuages qui sont contrôlés par un mât énergétique sur la planète. Le Docteur, alerté par un signal de détresse émis par Amy, pose le TARDIS sur la planète et essaie de convaincre le vieil avare Kazran Sardick de permettre l'atterrissage du vaisseau en coupant le système de contrôle des nuages. Ces contrôles sont conçus pour ne répondre qu'à Kazran, mais celui-ci refuse. Kazran, comme son père, considère le reste de la population de la planète comme du bétail et se soucie des vies à bord du croiseur comme d'une guigne. Alors que le Docteur arrive, il vient de refuser de libérer une jeune femme, Abigail, de son stockage cryogénique, ce qui lui était demandé par la famille de la sœur de la jeune femme. Constatant que son père a eu une influence importante sur la vie de Kazran, le Docteur imagine un plan basé sur Un Chant de Noël de Charles Dickens afin de rendre meilleur le Kazran du passé et du présent et qu'il accepte d'utiliser le système de contrôle du mât et permette au croiseur de se poser en sûreté.

Le Docteur rend donc visite au jeune Kazran peu de temps après que son père l'a frappé pour avoir essayé de réaliser une expérience sur un des phénomènes les plus curieux de la planète : la capacité qu'ont toutes sortes de poissons de "nager" dans son atmosphère brumeuse. Le Docteur comprend que les particules de glace qui forment les nuages contiennent une faible charge électrique qui permet aux poissons de nager, et que c'est ce même effet qui menace le vol du croiseur. Cependant, en menant leur expérience avec un poisson, le Docteur et le jeune Kazran sont attaqués par un requin qui avale le tournevis sonique du Docteur. Le Docteur en récupère une moitié, mais ce faisant il blesse le requin de telle sorte que l'animal est incapable de retourner nager dans les nuages. Le Docteur constate que le requin, une femelle, peut être ramené dans les nuages en toute sécurité si elle est transportée dans une espèce de conteneur. Le jeune Kazran amène donc le Docteur dans la salle de congélation cryogénique de son père, où celui-ci stocke les membres des familles qui lui ont été laissés en "garantie" sur l'argent qu'il prête. Le Docteur libère Abigail et la présente à Kazran; le chant d'Abigail paraît calmer le requin, un autre effet du champ magnétique de la planète. Tous trois parviennent à reconduire le requin dans les nuages. Avant de retourner Abigail à son conteneur de stockage, Kazran promet que le Docteur et lui reviendront chaque année pour fêter la veille de Noël avec Abigail. Le Docteur tient parole, voyageant par intervalles d'un an pour réunir Kazran et Abigail, et observant qu'une idylle se noue entre les deux après que Kazran est présenté à la famille de la jeune femme. Hélas, après plusieurs soirées de Noël, Abigail révèle à Kazran qu'elle ne peut survivre qu'un jour de plus à l'extérieur du conteneur, et Kazran décide de mettre fin à la tradition, la laissant indéfiniment en stockage cryogénique. Le Docteur laisse la moitié restante de son tournevis sonique à Kazran pour l'appeler s'il a besoin de lui. Bien que cette vie réécrite ait donné au vieux Kazran beaucoup de nouveaux souvenirs, il refuse toujours de transmettre le contrôle du mât, le cœur brisé par le sort d'Abigail.

Amy apparaît au vieux Kazran sous la forme d'un hologramme. Elle montre à Kazran les passagers du croiseur condamné, qui sont en train d'entonner des chants de Noël dans l'espoir d'utiliser les vibrations musicales pour stabiliser partiellement le vaisseau au sein du système nuageux, de la même façon qu'Abigail avait été capable d'utiliser le même phénomène pour "calmer" le requin. Kazran chasse les hologrammes, continuant à refuser de remettre les contrôles. Alors le Docteur réapparaît et essaie de montrer à Kazran son futur. Kazran concède qu'il mourra seul et qu'il accorde plus de valeur au seul jour qui lui reste avec Abigail qu'aux milliers de vies à bord du croiseur ou qu'à la population de la planète. À l'insu de Kazran, le Docteur a amené le jeune Kazran dans le futur, et celui-ci est choqué de réaliser ce qu'est devenu son alter ego âgé. Cela finalement fait changer le vieux Kazran, et il accepte de libérer les contrôles du mât, mais ils découvrent que les interventions du Docteur ont modifié suffisamment la bio-signature de Kazran pour que le système ne le reconnaisse plus et ne réponde plus à ses commandes.

Le Docteur imagine un nouveau plan : en sortant Abigail de son stockage et en la faisant chanter dans la moitié brisée du tournevis sonique, l'autre morceau resté dans le requin devrait être capable de faire résonner la glace et briser le système de nuages, permettant ainsi au croiseur d'atterrir en sécurité. Kazran, conscient qu'Abigail mourra le lendemain, la libère, et Abigail le réconforte, lui rappelant qu'ils ont eu tant de veilles de Noël ensemble et qu'il est temps pour le jour de Noël de venir. Le plan du Docteur réussit, et pendant que le vaisseau se pose en sécurité sur la planète, la fragmentation des nuages libère de la neige qui tombe sur la ville. Tandis que le Docteur ramène le jeune Kazran à son passé, Abigail et le vieux Kazran se réjouissent dans un fiacre attelé au requin.

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Amy et Rory, qui n'ont pas vu le Docteur depuis deux mois mais demeurent informés de ses récents exploits au cours de l'histoire, reçoivent une enveloppe de couleur bleue. L'enveloppe contient une date et une heure ainsi que des coordonnées géographiques qui conduisent le jeune couple dans l'Utah, où ils retrouvent le Docteur et River Song. Du point de vue du Docteur, cela fait près de deux siècles depuis sa précédente aventure avec Amy et Rory (il les a quittés à l'âge de 908 ans et à présent il en a 1103). Le Docteur tient à présent un journal semblable à celui de River Song, et il est évident que River et le Docteur ont eu de nombreuses aventures lorsque les deux voyageurs du temps comparent leurs notes dans un diner.

Le Docteur conduit le petit groupe au bord d'un lac voisin pour un pique-nique où il leur explique qu'il les emmène pour un voyage vers « Espace 1969 ». Pendant qu'il parle, Amy voit une mystérieuse silhouette sur une crête, mais elle disparaît et Amy semble immédiatement oublier qu'elle l'a vue. Les pique-niqueurs sont bientôt rejoints par un vieil homme appelé Canton Everett Delaware III, qui a également reçu une enveloppe. Soudainement, un personnage en costume d'astronaute émerge du lac, et le Docteur ordonne aux autres de rester en arrière et de ne pas interférer alors qu'il se dirige vers l'astronaute pour lui parler. Le Docteur semble reconnaître la personne à l'intérieur du costume quand elle soulève sa visière. Avant que quiconque puisse réagir, l'astronaute dirige une arme à énergie vers le Docteur et tire sur lui à deux reprises, et celui-ci commence à se régénérer. Un troisième tir interrompt le processus de régénération et tue le Docteur. L'astronaute se retire ensuite dans les eaux du lac, laissant les compagnons du Docteur stupéfaits et horrifiés. S'étant assurés que le Docteur était mort, ils brûlent son corps sur une barque au milieu du lac en utilisant un bidon d'essence que Delaware avait apporté.

Se rassemblant dans le diner, Amy, Rory et River se posent des questions sur les enveloppes lorsque le Docteur — une version plus jeune de lui-même âgée de 909 ans — leur révèle qu'il a également reçu une enveloppe. Se refusant à annoncer sa mort future au Docteur, Amy, Rory et River parviennent à convaincre celui-ci de les emmener en 1969, où, grâce à l'indice du nom de Delaware, ils atterrissent dans le Bureau Ovale. Ils peuvent voir le président Nixon recevoir un appel d'une mystérieuse fillette qui s'annonce comme « Jefferson Adams Hamilton » demandant de l'aide, sous les yeux d'une version plus jeune de Delaware. Le Docteur se montre et parvient à gagner la confiance de Delaware, et Nixon lui donne quelques minutes pour localiser l'enfant. Tandis qu'il recherche son emplacement, Amy voit une nouvelle silhouette, et doit par ailleurs se rendre aux toilettes. Là, elle fait la connaissance de la silhouette, il s'agit d'un extra-terrestre dont la race est nommée les Silent (Silence) qui sous ses yeux fait exploser une femme innocente malgré les supplications d'Amy. Amy réalise que ces extra-terrestres s'effacent de la mémoire de ceux qui les ont vus à chaque fois qu'ils détournent les yeux. Le Silents ordonne à Amy de révéler au Docteur son « secret ». Pour se souvenir, elle prend une photographie de celui-ci sur son téléphone portable. Quand elle est de retour au Bureau Ovale, sans souvenir des événements, le Docteur a trouvé le lieu où se trouve la fillette, un bâtiment près du Centre spatial Kennedy, en Floride, à l'intersection de rues nommées Jefferson, Adams et Hamilton. Le Docteur et ses compagnons partent à bord du TARDIS, accompagnés d'un Delaware dont la curiosité a été piquée.

Dans le bâtiment, ils trouvent des pièces détachées d'un scaphandre spatial ainsi que des technologies extra-terrestres très anciennes. Alors qu'elles sont seules, River avertit Amy que bien qu'elles puissent rencontrer l'astronaute qui a tué le futur Docteur, tenter d'arrêter cet astronaute à présent pourrait créer un paradoxe temporel. River et Rory explorent un vaste réseau de tunnels sous le bâtiment et qui semble s'étendre à travers la planète. Elles rencontrent les Silents mais les oublient immédiatement. Ils finissent par aboutir à une salle de contrôle semblable à celle vue dans « Le Colocataire », sans savoir qu'ils sont entourés de Silents. À la surface, le Docteur, Amy et Delaware entendent les cris de la fillette. Delaware s'élance vers les cris, mais Amy, soudainement malade, réalise qu'elle doit dire quelque chose au Docteur. Ils trouvent Delaware à proximité, inconscient, et finalement Amy annonce au Docteur qu'elle est enceinte. Avant qu'ils puissent réagir, l'astronaute apparaît. Amy se saisit du pistolet de Delaware, tandis que l'astronaute soulève son casque, révélant le visage d'une petite fille, Amy tire dessus et hurle en découvrant ce qu'elle vient de faire.

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Trois mois après les événements de L'Impossible Astronaute, première partie, l'agent spécial du Président Nixon, Canton Everett Delaware III, est à la poursuite de River Song, Amy et Rory, qui ont tous trois les bras couverts de barres. Amy se fait tirer dessus dans le désert, River saute d'un building new-yorkais et Rory est tué sur un barrage. Pendant ce temps une cellule faite d'un matériau indestructible est construite dans la Zone 51 pour faire une prison parfaite autour du Docteur, considéré comme un ennemi des États-Unis. Il apparaît que ceci est une ruse du petit groupe, le matériau de la cellule permettant au groupe de converser librement sans être espionné, et d'embarquer à bord du TARDIS sans être suivi. Chacun de leur côté, ils ont tous essayé de débusquer les membres d'une race extra-terrestre dont tous oublient le souvenir lorsqu'ils ne fixent plus leur image. Tous ont fait une marque sur leur bras à chaque fois qu'ils en observaient un. Le Docteur implante un système de communication en eux afin que le groupe enregistrent ce qu'ils pensaient au moment de leur rencontre. À partir de ces indices, le Docteur découvre que les extra-terrestres s'appellent les Silents « les Silences », une race au sujet duquel il avait été mis en garde par plusieurs de ses adversaires dans ses récentes aventures. Le Docteur réalise que le Silence a le contrôle de la planète par suggestion post-hypnotique, et met au point un plan pour fomenter une révolution. Il emmène le groupe dans les jours qui précèdent le lancement d'Apollo 11.

Tandis que le Docteur travaille à modifier des éléments du module de commande d'Apollo 11, Canton et Amy visitent des orphelinats jusqu'à ce qu'ils parviennent à localiser celui d'où est originaire la petite fille dans le scaphandre. Canton essaie de raisonner avec le gardien de l'orphelinat devenu à moitié fou, tandis qu'Amy explore le bâtiment où les mots « GET OUT » (partez) sont écrits en grand. Elle finit par découvrir un nid de Silents. S'enfuyant de la salle, elle tombe sur une porte dotée d'un panneau coulissant. Le panneau s'ouvre et une femme portant un cache sur l'œil droit apparaît et déclare « Non, je crois qu'elle rêve seulement » et ferme le panneau. Amy ouvre la porte, et découvre que le panneau et la femme ont disparu. Amy trouve une photographie d'elle-même avec un bébé dans ses bras sur la commode dans la chambre, ainsi que de nombreuses images de la petite fille au scaphandre. La fillette entre dans son scaphandre et Amy est enlevée par des Silents, qui apparaissent derrière la fillette. Elle est alors emmenée dans une de leurs salles de contrôle aux allures de proto-TARDIS, laissant l'engin d'enregistrement d'Amy derrière eux.

Arrivant trop tard pour aider Amy, le Docteur et ses alliés trouvent la puce d'Amy sur le sol tandis que Canton est parvenu à tirer sur un des Silents et à le blesser. Ils trouvent aussi le scaphandre, dont l'arrière a été déchiré, laissant s'échapper la petite fille, cachée dans un coin de l'orphelinat. River comprend deux choses : que la fille devait avoir une force physique extraordinaire pour s'échapper du scaphandre, et que le scaphandre peut se déplacer de façon autonome. Cela, selon River, pourrait être ce que la fillette entendait lorsqu'elle disait qu'un homme de l'espace venait pour la manger. Cela aurait pu ne pas être elle qui se déplaçait, mais le scaphandre qui contrôlait ses mouvements. Ils emmènent l'extra-terrestre blessé vers la cellule sécurisée de la Zone 51 et l'interrogent. L'extra-terrestre révèle qu'ils ont pris le contrôle des humains depuis l'âge de pierre par suggestion post-hypnotique, et déclare par bravade que si les humains ne voulaient pas être contrôlés par le Silent, ils « devraient les abattre à vue ». Canton enregistre cette déclaration sur le téléphone cellulaire d'Amy.

Le Docteur utilise la puce de communication d'Amy pour trouver son emplacement, et pose le TARDIS dans la salle de contrôle. Tandis que River tient les Silents en joue, le Docteur leur montre la retransmission télévisée de l'alunissage. Tandis qu'ils regardent, le Docteur utilise ses modifications du module de commande Apollo pour insérer dans les scènes du premier pas sur la Lune l'enregistrement réalisé par Canton de l'extra-terrestre blessé qui déclare qu'ils devraient être abattus à vue. Grâce à cela, les humains, hypnotisés tirent sur les premiers Silents qu'ils voient. Le Docteur déclare qu'ils seront pourchassés pour des générations et que les humains sont donc libérés de leur joug. Tandis que River et le Docteur protègent leur départ des Silents, le groupe sauve Amy et part dans le TARDIS.

Le Docteur ramène River à sa prison, l'embrassant pour lui dire au revoir ; River est surprise de s'apercevoir que pour le Docteur, c'est la première fois qu'ils s'embrassent et donc la dernière fois pour elle. Rory est troublé par une phrase murmurée par Amy pendant son enlèvement au sujet de l'homme qu'elle aime qui est « tombé du ciel », croyant qu'il s'agissait du Docteur, mais Amy lui affirme qu'elle parlait de lui. Amy se demande si elle est enceinte, ou si les douleurs qu'elle a ressenties était le résultat de la présence du Silent ; le Docteur tente d'utiliser les scanners du TARDIS pour vérifier cela, mais le TARDIS ne peut déterminer si elle est enceinte ou pas.

Six mois plus tard, un sans-abri à New York rencontre la petite fille. La fillette déclare qu'elle est en train de mourir, mais qu'elle va y remédier ; sous les yeux du sans-abri, la fillette entame le processus de régénération caractéristique des Seigneurs du Temps.

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L'équipage du TARDIS, en réponse à un appel de détresse, se pose à bord d'un bateau pirate du xviie siècle encalminé au milieu de l'océan. Son commandant, le capitaine Henry Avery, et ce qu'il reste de son équipage redoutent une créature semblable à une sirène qui marque ceux qui portent la moindre blessure d'une tâche noire dans la paume de leur main, puis se matérialise et apparemment les désintègre. Dans une rixe avec l'équipage, Rory est coupé à la main, et reçoit également la même tâche noire. Le Docteur ordonne à tout le monde de se cacher sous le pont du navire, constatant que la sirène n'apparaît qu'à la surface de l'eau ; mais la sirène apparaît à travers l'eau qui s'est infiltrée dans la cale et prend un autre membre d'équipage. Tout le monde se réfugient dans la poudrière ; là, ils découvrent le fils du Capitaine Avery, Toby, qui a embarqué clandestinement, ignorant les activités criminelles de son père. Bien que n'étant pas blessé, Toby souffre d'une fièvre, et porte lui aussi la même tâche noire dans sa paume.

Le Docteur et le Capitaine Avery, après avoir rudement argumenté pour déterminer qui commandait, quittent le groupe pour essayer d'aller chercher le TARDIS. Ils parviennent à son bord, mais le Docteur s'aperçoit que le TARDIS se comporte de manière erratique, et ils sont obligés de l'évacuer avant qu'il ne se dématérialise vers une destination inconnue. Tandis qu'ils rejoignent les autres, le Docteur comprend que la sirène utilise les reflets pour leur apparaître, par exemple celui créé par l'eau ; et décide de détruire toutes les surfaces réfléchissantes à bord du navire.

Une tempête se lève, et le Capitaine Avery utilise l'aide d'Amy, de Rory et du Docteur pour hisser les voiles afin de partir. Dans le chaos, Toby, en essayant d'apporter à son père son manteau, en laisse tomber une couronne d'or poli. La sirène en émerge et semble désintégrer Toby. Peu après, Rory tombe à la mer, et le Docteur fait le raisonnement que la sirène fait preuve d'intelligence et ira vraisemblablement chercher Rory avant qu'il ne se noie. Le Docteur parvient à convaincre Amy et le capitaine Avery de se blesser eux-mêmes pour permettre à la sirène de les emmener aussi afin qu'ils puissent découvrir son secret.

Ils se retrouvent projetés à bord d'un vaisseau extra-terrestre, dont l'équipage est mort depuis longtemps, exposés à un virus terrestre. Le Docteur estime que le vaisseau spatial, la source du signal de détresse, est prisonnier aux mêmes coordonnées spatio-temporelles que le navire du Capitaine Avery. La Sirène utilise des portails faits de miroirs pour voyager entre les deux vaisseaux afin d'emmener les hommes en danger. En explorant davantage, ils trouvent une salle où Rory, Toby et tous les hommes d'Avery, sont sous supervision médicale. Ils y ont été amenés, de même que le TARDIS, par la sirène. Le Docteur comprend que la sirène est un logiciel médical, qui cherche à soigner les membres d'équipage blessés ; la tâche noire était en fait un échantillon de tissu humain pris en référence. Le Docteur et Amy parviennent à convaincre la sirène de leur transmettre la responsabilité de Rory, tandis qu'Avery décide de rester avec son fils et son équipage à bord du vaisseau, puisqu'il ne peut rentrer en Angleterre et que le vaisseau prendra soin de son équipage. Rory retiré du support médical fait une attaque, mais Amy et le Docteur parviennent à le réanimer. Avery, Toby et les pirates s'envolent avec le vaisseau de la sirène pour explorer les étoiles. Pendant ce temps, le Docteur continue à essayer de déterminer si Amy est enceinte ou non.

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