多國高精技術(shù)比拼南美：在世界最大觀測區(qū)感受天文熱

　　位于智利海拔5000米荒漠上的ALMA射電望遠(yuǎn)鏡陣列。丁剛攝

【環(huán)球時報赴智利特派記者 丁剛顏歡】盡管天上的星星沉默無語，但人類總是在堅持不懈地觀察、聆聽，探索和宇宙對話的方式。位于智利北部的世界最大天文觀測區(qū)就是人類與星星對話的絕佳之處，《環(huán)球時報》記者7月中下旬來這里采訪，正好見證人類探索太空的喜訊紛至沓來：美國國家航空航天局(NASA)太空探測飛船“新地平線”號從太陽系邊緣發(fā)回神秘的矮行星——冥王星及其衛(wèi)星的高清圖片;一顆據(jù)估算“含有1億噸白金、價值5.4萬億美元”的“土豪小行星”近距離飛越地球;特別是24日，NASA告訴人類找到“地球表兄”——迄今最像地球的系外行星開普勒－452b……在遠(yuǎn)離中國的南美大陸，記者既感受到遍及全球的天文熱，也從工作在那里的中國天文學(xué)家口中得知：中國發(fā)展天文學(xué)既要靠獨立自主，更要走國際合作之路。

從智利觀測站可以觀測到襁褓期的宇宙

智利北部，帕拉納爾山巔。夕陽給一望無際的荒漠抹上耀眼的橘紅色，起伏的遠(yuǎn)山之外，可以看到東太平洋上空涌動的云海。同樣被云海“相看兩不厭”的帕拉納爾觀測站由歐洲南方天文臺(歐南臺)建造。獨特的地理位置，讓帕拉納爾觀測條件最為優(yōu)越，這里氣候干燥，一年中晴夜數(shù)超過340天。對在這里工作的天文學(xué)家來說，每天的這一刻都將是一個宇宙新故事的開始。四座巨大的望遠(yuǎn)鏡緩緩打開天頂，將“目光”投向浩渺無垠的太空。如果這些望遠(yuǎn)鏡按物理光學(xué)的干涉原理組合，可將分辨率再提高25倍，如同在地面能看到月球上一輛汽車的前燈。中國科學(xué)院南美天文研究中心主任王仲告訴《環(huán)球時報》記者：“科學(xué)家把現(xiàn)在的宇宙比做壯年期，借助于這些望遠(yuǎn)鏡，我們可以看到襁褓期的宇宙，也就是大約130億光年的宇宙深處。”

天文學(xué)界那些讓世界心動的新聞多多少少總是與這個觀測站相關(guān)。7月17日夜，來自中國的天文學(xué)家楊彬博士在這里捕捉到兩張不同波段的谷神星照片。一直在太陽系行星中找水的楊彬略帶興奮地指著其中一張照片，對《環(huán)球時報》記者講解說：“希望接下來的研究能證實，這個表面的小白點是蒸發(fā)后的水分留下的鹽層。有學(xué)者曾推測谷神星‘體內(nèi)’可能有水，總量相當(dāng)于地球水量的3倍。找到了水就可能找到生命。”楊彬說，美國“曙光”號飛船正圍繞谷神星飛行，而她所在的團(tuán)隊則負(fù)責(zé)收集和分析地面望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像數(shù)據(jù)。

從帕拉納爾向東350公里，進(jìn)入阿塔卡瑪沙漠深處。海拔3000米、4000米、5000米，一個接一個的高度標(biāo)志牌被甩在車后。翻過一個山頭，白雪覆蓋的山峰近在咫尺，右側(cè)大片開闊地上，幾十個巨大“銀鍋”在高原陽光的照射下，閃爍著刺眼的光芒。這就是舉世聞名的ALMA項目現(xiàn)場。66個口徑為7米和12米的高精度大型射電望遠(yuǎn)鏡，組成了“阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波天線陣”。整個項目由美國、歐盟和日本聯(lián)合建造，耗資超過10億歐元，歷時15年，于2013年全面投入使用。整個ALMA陣列足有660多個頻段不同、“耳聰目明”的接收器，如果將一個“銀鍋”放在美國東海岸，它可以聽到西海岸一枚硬幣落地的聲音。同時，它還可以依據(jù)物體發(fā)出的不同波段的電波，清晰捕捉到15公里外一粒高爾夫球的“影像”。

“天文學(xué)已站在重大發(fā)現(xiàn)的門檻”

擁有世界最大天文觀測區(qū)，是智利人的驕傲。智利小學(xué)從一年級起就設(shè)有“科學(xué)課”，結(jié)合智利發(fā)展天文學(xué)的地理優(yōu)勢，介紹天文學(xué)、物理學(xué)和地理學(xué)的基本常識。胡里奧·埃爾南是智利《天文學(xué)》雜志記者，每次觀測站周六開放日，他都會從數(shù)十公里之外的家中趕到這里，擔(dān)任講解員。他告訴《環(huán)球時報》記者，天文觀測受環(huán)境限制很大，天文臺往往選址偏僻、海拔較高，帕拉納爾天文觀測站離近的城市，要一個多小時的車程。盡管如此，這也不能阻擋人們對浩渺宇宙的好奇，特別是智利的天文熱。每周在網(wǎng)上申請參觀的人都上百，其中智利人占了八成，經(jīng)常有父母帶著孩子一同來參觀，也有學(xué)校組織來這里上課。

“地球表兄”開普勒－452b、冥王星的高清圖片等天文消息，也是智利媒體爭相報道的，但在當(dāng)?shù)毓ぷ鞯目茖W(xué)家們顯得很冷靜，因為“天文學(xué)已站在重大發(fā)現(xiàn)的門檻”，他們認(rèn)為，接下來的10年到20年將是人類在天文學(xué)領(lǐng)域不斷實現(xiàn)重大突破的時期。據(jù)王仲介紹，開普勒望遠(yuǎn)鏡和“新地平線”號從空間進(jìn)行觀測，能確定“地球表親”的一些最基本物理參數(shù)。但是，進(jìn)一步的地面觀測，尤其是通過已經(jīng)和將要安放在智利天文觀測區(qū)的新一代大型望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行深度觀測，是從根本上確定這些行星的實際物理和化學(xué)狀態(tài)的必要手段。比如，正在建設(shè)中的30米級的巨型望遠(yuǎn)鏡，將可能對這些疑似地球環(huán)境的星體進(jìn)行直接光譜觀測和成像研究。

“幾乎所有天文學(xué)新的重大發(fā)現(xiàn)都是科學(xué)合作的結(jié)果。”曾長期在美國哈佛—史密松天體物理中心從事研究的王仲說。天文學(xué)是最古老卻又最具開放性的學(xué)科之一，開放鼓勵競爭、促成進(jìn)步。過去20多年，平均每4到5年都有一項天體物理學(xué)的研究成果獲得諾貝爾物理學(xué)獎，而主要依據(jù)帕拉納爾觀測站的數(shù)據(jù)寫成的論文每年都有近千篇。據(jù)了解，歐洲南方天文臺就是一項合作成果。這個成立于1963年的國際研究機構(gòu)由14個歐洲國家組成。為帶動北部荒漠地區(qū)發(fā)展，智利無償贈與了歐南臺160平方公里的土地，專門用來建造天文臺。2020年前后，智利將擁有世界近七成的大型天文設(shè)施，新增設(shè)備約需70億美元，全部來自國際投資。

中國有能力實現(xiàn)天文學(xué)研究的跨越式進(jìn)步

兩個南天觀測站，構(gòu)成了一個全球天文研究“奧林匹克競技平臺”，體現(xiàn)了美歐日對基礎(chǔ)科研的高度重視。即使是在經(jīng)濟下滑的嚴(yán)峻時期，這些國家仍加大對天文研究的投入，背后隱含的是對提升國家競爭力的長遠(yuǎn)考慮。比如，只有德國和美國有能力制造帕拉納爾觀測站8.2米口徑的望遠(yuǎn)鏡及配套設(shè)施。再如，運輸和移動射電望遠(yuǎn)鏡的專用工程車也是德國制造，自重達(dá)130噸，車身呈U型，兩側(cè)共28個車輪，由液壓控制，可獨立轉(zhuǎn)向。全車裝有兩部引擎，可以移動115噸的重物。那些被安裝在望遠(yuǎn)鏡上用來接收不同波段信號的接收器，分別由日英美等國制造。

王仲告訴《環(huán)球時報》記者：“在天文觀測研究上投入的每一分錢，都可能轉(zhuǎn)化為帶動本國高科技產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)升級的動力。”王仲認(rèn)為，論實力，中國不缺，但在參與國際合作上慢了幾步，現(xiàn)在正盡快趕上來。借助與智利的合作，中國擠開了通向ALMA等項目的“門縫”，如中國制造的毫米波接收器完全能達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。王仲很有信心地說：“雖然這只是一個波段的接收器，但我相信，如果中國工程師能有更多機會參與合作，其他波段的接收器很快也能制造出來。我們有能力實現(xiàn)跨越式進(jìn)步!”楊彬也認(rèn)為，由于中國學(xué)者近年來積極參與國際合作，與歐美之間的差距正在縮小。不久前，中國科學(xué)院南美天文研究中心與華為公司聯(lián)手，在智利圣瑪麗亞理工大學(xué)建立中智合作天文大數(shù)據(jù)庫，它成為中國天文學(xué)者參與國際研究的又一塊基石。