五處觀測宇宙絕佳選址

安利

1.高原

世界最著名的天文臺都是設在高原，如智利北部安第斯山脈的山間高原、海拔4200米的夏威夷莫納克亞山山頂。氣象條件和大氣狀況是影響天文觀測的主要因素。海拔越高的地方，空氣越稀薄，煙霧、塵埃、水蒸氣等造成的擾動也越小。尤其是位于安第斯山脈間的阿塔卡馬沙漠，是世界上最干燥的地方，萬里無云、氣流穩定，世界上三分之一的天文觀測設備便分布在這里的一座座山峰上。如66臺高精度射電天文望遠鏡組成的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波天線陣（ALMA）。我國擁有世界屋脊——青藏高原，科學家致力于將這一區域打造成世界級的天文“高地”。海拔5100米的阿里天文臺已初具規模，它是北半球海拔最高的天文臺。探測原初引力波的“阿里實驗計劃”也已啟動。

2.洼地

中國的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）選址在貴州大窩凼——一處天然的洼地，其形狀、深度和尺寸恰到好處地安放了這個“巨鍋”。就好比跨越兩山之間的橋梁，從谷底建橋墩肯定要比從半山腰上建要難，FAST建在洼地要比建在平地上穩定性更強，也更節省成本，否則用來懸吊FAST的核心部件——饋源艙的6座高塔就要比現在高得多，幾乎難以實現。350米口徑的美國阿雷西博射電望遠鏡也是架在一個坑——波多黎各島上的天然火山口中。搜尋和發現宇宙中的射電脈沖星是FAST的核心科學目標，尚處在調試期的FAST就已初顯身手：探測到數十個優質脈沖星候選體，其中6顆通過國際認證。而利用阿雷西博取得脈沖雙星的科學發現已經獲得諾貝爾物理學獎。

3.地下

地下實驗室，尤其是極深地下實驗室，是探測宇宙中的暗物質、中微子以及開展其他高精尖實驗的重要場所。世界上最難擋住的就是宇宙射線，要打造一個輻射最少、干擾最小的實驗環境，用厚厚的巖石屏蔽宇宙射線是一個好辦法。中國錦屏地下實驗室是目前世界上最深的地下實驗室，垂直巖石覆蓋達2400米。在美國南達科他州一處礦井下進行的世界上靈敏度最高的暗物質探測實驗——大型地下氙（LUX）實驗，為了進一步隔絕宇宙射線，探測器還被懸浮于一個大型超潔凈水池之中。

4.南極

南極為天文學家提供了幾乎可媲美太空的觀測環境。首先，南極的空氣極為透明和寧靜，所以在南極安裝天文望遠鏡就能得到非同一般的觀測效果。其次，南極氣候極為寒冷，空氣中的水汽凍結成了冰雪，減少水蒸氣對紅外輻射的吸收，有利于紅外望遠鏡的觀測。另外，南極極端的寒冷還大大減少了望遠鏡所發出的熱，提高了紅外觀測的靈敏度。加之南極還是地球上觀測天空視角最大的地點，能極大地提高觀測效率。這些得天獨厚的條件吸引世界多國在南極建立天文觀測站，開展從光學觀測、射電觀測、宇宙微波背景輻射觀測到中微子觀測等多個領域的研究。位于南極點的南極望遠鏡的一項重要任務是研究暗能量。中國的南極巡天望遠鏡則安裝在冰穹A。

5.太空

無論建在哪里，地基望遠鏡總會受到地球大氣層的影響，如果把望遠鏡放置在地球大氣層之上，讓其在軌道上環繞地球運行，便能把環境影響減到最小，這便是空間望遠鏡的由來。1970年，人類歷史上第一顆x射線天文衛星發射升空。1990年4月24日發射升空且至今仍在運行的哈勃望遠鏡則是迄今最成功的空間望遠鏡。哈勃的“后繼者”詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將于2018年10月升空，它將用“凌星”的方法研究幾百顆系外行星。

【責任編輯】龐云