我国将在南极最高点建天文观测站寻找地外生命
日前,“2007—2008年国际极地年中国行动”正式启动,这是我国首次参加国际极地年活动。更令人振奋的是,在中国的核心计划中,今年10月,中国南极科考队将对南极最高点——冰穹A(DomeA)进行“探险”,并在那里建立天文观测站。这将是我国天文学家首次“进驻”南极,同时也是人类历史上第一次在南极高点冰穹A建立天文观测站。
冰穹A:全球天文观测最佳地点
2007年4月13日,南京紫金山天文台中国南极天文中心。
两位正在参与中国南极天文中心发展计划的科学家接受了记者的采访,他们正和许多科学家一起,见证着中国作为一个南极科考大国迅速崛起的过程。
冯珑珑,21岁时就获得天文学博士学位,现为紫金山天文台研究员、博士生导师。
朱镇熹,天文学博士后,紫金山天文台副研究员,正对今年10月搭乘“雪龙”号科学考察船去南极的天文观测设备进行低温测试。
对于中国为何选择南极高点冰穹A来建立天文观测站的问题,他们不约而同地说:“那可是媲美太空的观测地点呀!”
“你知道星星为何眨眼睛吗?”朱镇熹眨了眨他的大眼睛,笑着问记者,“那是因为大气在抖动。而南极大气的抖动几率是最小的。其中,高点冰穹A地表平均风速小于2米/每秒,也就是说,在那里看到的星星几乎是不眨眼睛的。”
冯珑珑说,星星眨眼在天文学上的说法就是“视宁度”问题。视宁度指望远镜显示图像的清晰度,视宁度好一倍,即使望远镜的口径小一半,也可以达到与大口径望远镜同样的观测效果,而口径大一倍,意味着望远镜造价高10倍。
据朱镇熹透露,南极冰穹A的视宁度比现有的世界上最好的光学天文观测站MaunaKea(夏威夷)、CerroParanal(智利)都要好一倍以上。
此外,气压低(半个大气压)、黑夜的时间特别长,以及因接近地球自转轴,星空只有很小角度的转动等优点,也是冰穹A成为全球天文观测最佳地点的理由。
朱镇熹告诉记者,法国天文学家为对固定天体作连续4-5个月的天文观测,发射的COROT卫星耗资两亿多欧元。我国将在南极冰穹A设置的小望远镜阵,做这么长时间的连续观测,代价只要几百万元人民币。
除了现有的自然条件上的优势,我国选择在冰穹A设立观测站还考虑到长远的利益。
朱镇熹说,南极科考中有一个国际惯例:哪国在某地建站,周围的科研活动就以哪国为主,比如我国在冰穹A建南极科考站,则冰穹A的天文建站和重大国际合作都将以我国为主,他国要建天文站或进行其他科考活动,必须来找我们合作,共同研制、使用大型天文设备。
朱镇熹兴奋地说:“利用我国在冰穹A建站的有利契机,我国天文界将真正拥有世界顶级的望远镜(可与他国合作获得)。而天文是一门观测科学,走向科学前沿,就需要一流的观测设备。冰穹A的天文观测和建站,不仅是我国天文界的重大机遇,亦是国际天文界的机会,利用光干涉望远镜阵等下一代望远镜,对寻找宇宙暗能量、暗物质,还有系外行星等如今最热门的天文课题,提供了最好的观测可能。回答宇宙的起源,生命的起源与进化,寻找地外生命,是人类最感兴趣的问题,亦是我们的南极天文观测站当仁不让的使命。”
争夺冰穹A
如此绝好之事,为何会落到中国人头上呢?
冯珑珑郑重地告诉记者:“因为中国是第一个登上冰穹A的国家。”
朱镇熹告诉记者,从科学考察价值和极地话语权角度来看,南极一共有4个必争之点:极点、冰点、磁点和高点。目前,美国在南极极点建有阿蒙森•斯科特站;俄罗斯占据南极冰点,建立了东方站,曾测到零下89摄氏度的全球最低温度;而法国则在南极磁点建有迪蒙•迪维尔站,惟独南极高点还未被“占领”。
南极大陆依次排列着4个最重要的冰穹,分别是DomeF、DomeA、DomeB、DomeC。这4个制高点联成一条线,成为南极的分冰岭。到目前为止,4个冰穹中的3个已被“抢占”,DomeF由于靠近日本昭和站,已被日本人占据,建立了富士冰穹站,并钻取了冰盖下2500米深处的冰芯样品;原苏联在上世纪70年代就在DomeB取得了冰盖下3400米处的冰芯样品;法国、意大利和欧盟的其他一些国家也占据了DomeC,取得了冰盖下2000多米深处的冰芯样品。
作为人类尚未涉足的南极分冰岭中海拔最高的冰穹A,便成为中国人日思夜想的目标。
据有关人士回忆,1991年,南极研究委员会科学大会在德国不莱梅召开。会上,美国科学家保尔•马耶夫斯基提出了一个横穿南极的国际科考计划。计划把南极冰盖分成17条线路,每条线路由一个考察队去考察。
当时代表中国出席这个会议的是中国科学院院士秦大河和中国科学院青藏高原研究所所长刘小汉。为了各自国家的利益,与会的20多位专家竞相发言,要求承担有关线路的考察。法国提出考察DomeC、日本则要求考察DomeF,俄罗斯选择了DomeB,瑞典计划从毛德皇后地直达南极极点,美国则表示要从南极半岛的帕尔玛地经极点直抵DomeA。
各国分担了这些路线以后,只剩下从南极东海岸拉斯曼丘陵到DomeA这条最重要的路线。在拉斯曼丘陵,有中国的中山站、俄罗斯的进步站和澳大利亚的戴维斯站。这条路线对中国来说极端重要。根据南极地区实际奉行的原则,谁首先对一个区域进行考察,谁就拥有在这个区域建站的优先权,而在南极大陆上,这几乎是留给中国的最后一块可以首次独立考察的地方了。
这时,美国、德国、俄罗斯、澳大利亚代表纷纷站起发言,要求承担从拉斯曼丘陵到DomeA的线路。一看情况不妙,秦大河与刘小汉拍案而起。在他们的据理力争下,其他国家的同行们只得同意,由中国人考察这一线路。
事实上,中国的中山站是拉斯曼丘陵地区最大的站,比俄罗斯、澳大利亚的都大,而中国改革开放后蒸蒸日上的国力也让秦大河与刘小汉底气十足。
大会主席最后宣布:“中山站—DomeA”的考察线路由中国承担。据与会专家事后回忆,当时刘小汉禁不住向满场的南极专家们友好地挥了挥拳头。
冰穹A升起五星红旗
冰穹A位于东南极腹地,冰盖主分冰岭的中段,是南极内陆冰盖中距离海岸线最遥远的一个冰穹,气候条件极为恶劣,素称“不可接近之极”。
为到达人类从未到过的冰穹A,从1995到2005年,中国冰盖科考队共进行了5次尝试。1995年,准备不足的第一支冰盖考察队只前进了80公里便折戟而返;第二年,往前推进了200公里;第三年,前行500公里;1999年,前行了1128公里,却因燃油耗尽,被迫饮恨而归。
冯珑珑告诉记者:尽管中国的南极科学考察事业已经有了长足进步,但与从事南极考察的实际需要相比,在南极的中国科学家的后勤装备与安全支撑条件仍然极其有限,关键科考装备缺乏,与发达国家相比差距相当大。“美国人在南极可以靠C130运输机运送科学家和设备,而我国全靠雪地车。”冯珑珑说。
据了解,当时在南极使用的各种雪地车都没有在超过3800米海拔以上高寒地区重载行驶的经验,也没有DomeA的气象资料,而这些条件,对进行DomeA考察来说,是至关重要的。
2004年10月25日,由李院生率领的第21次南极科考队从上海出发。经历前几次的失败后,中国科学家们忧心忡忡,当时的媒体报道显示,这次冰盖之行只许成功不能失败——虽然冰穹A划分给了中国,但德国等国家虎视眈眈,已经提出了考察计划,中国如果此次再不成功,“登”上南极冰盖最高点的荣誉就可能拱手让人。
据随行的中央电视台记者的现场录像资料,我们触摸到了那个历史性的时刻——
2005年1月4日,天气晴好,太阳高照,风力也只有1至2级,但气温迅速降到-31.4摄氏度。根据李院生的经验,这是典型的“冰穹A天气”——风力小、温度低。
早上10时05分出发,中午没有休息,也没有停车用餐,而是一边行进一边吃饭,一直行进到晚上21时43分,行进了80公里。这时,队员们找到了1999年中国第15次南极考察队冰盖考察队在折返点上留下的标志——一根竹竿。于是,大家停下来宿营。
这里海拔3841米,距中山站1128公里,是中国第15次南极考察队冰盖考察队1999年1月8日进入南极冰穹A区域的最远点。看着1999年留下的那根竹竿,电视画面上的李院生泪流满面。
1月9日23点30分,位于上海的极地研究中心接到中山站传来的喜讯:李院生一行成功“登”上卫星遥测标志的冰穹A的“北高点”,标志着人类首次抵达南极冰盖冰穹A核心区域。利用手持GPS初步测定,“北高点”海拔高度为4083米,距南极中山站1250公里。1月18日,在经过一个多星期的大量测绘后,科考队确认找到南极冰盖最高点。
勇士们归国后,大家才了解到登顶时他们有多激动。“五星红旗升起的时候,我们全体队员面向北方,面向祖国的方向下跪。”李院生回忆说,那一刻,他们所有人都流泪了。
朱镇熹说:“登顶成功,意味着为今后在冰穹A的科考开辟了一条路,沿这条道路,风险降到了最低。”“李院生也是我们南京大学的校友呢!”冯珑珑在一边自豪地说。
中国:一个迅速崛起的“南极科考大国”
冯珑珑办公室的书柜上摆放着一个许久没有翻新的台历,上面时间还停留在2006年12月。
2006年12月24日下午,中国南极天文中心在南京紫金山天文台宣告成立。该中心由中科院紫金山天文台、中科院南京天文光学技术研究所、国家海洋局中国极地研究中心、中科院国家天文台、南京大学、中国科技大学等单位联合发起和共建。
正值壮年的冯珑珑和朱镇熹都成为其中的成员。
据冯珑珑透露,国内科学界对中国南极天文中心在何处宣告成立开展了公开的竞争,紫金山天文台依仗天时、地利、人和三大优势击败了其他研究所。冯珑珑说:“紫金山天文台领导严俊及时报出规划,同时引进了一名在美国工作多年,有着丰富南极天文观测经验的专家,另外制造天文望远镜的天文仪器厂就在南京,这一条件也是得天独厚的。”
2007年4月,国务院批准在南极建立天文观测站。
“在南极内陆建站,标志着我国真正成为南极科考大国。”冯珑珑说,“如今,美国和澳大利亚的天文学家已经主动找上门来要求合作了!”
据透露,未来的3至10年,中国南极天文中心将积极推动建造3cm望远镜阵(2007年)、建造3cm×50cm施密特望远镜(与美国合作)、建造400cm×50cm望远镜阵(与美国、澳大利亚、法国、意大利合作),以及开展亚毫米波望远镜研制计划等一系列望远镜和望远镜阵的研究和建造。
在接受记者采访时,冯珑珑还不停地向朱镇熹提问:“我的液晶电脑是不是不能用了?上次中央电视台记者随队采访时,他们的机器怎么就不怕冻呢?”
朱镇熹被问得哈哈大笑,说:“之前我们说到冰穹A的观测条件好,光望远镜就可以省很多钱,其实真要建起站来就不省了。南极最低温达零下80多摄氏度,平常的液晶显示屏到零下40多摄氏度就发白看不见字了。为了适应那里的低温低压,许多材料都要重新改造。”
“冰穹A将带给我们怎样的惊喜呢,有太多的东西值得我们期待啦!”朱镇熹眉飞色舞。(来源:南京周末)