生命從哪里來？地球是否有“表親”？星系如何生成？宇宙誕生的那一刻又是怎樣一幅畫面？本報記者近日在智利北部世界最大天文觀測區(qū)采訪，在那里看到了人類的宇宙夢想，看到了美日歐的天文投入與成績，也看到隨著近年來積極參與國際合作，中國與歐美之間的差距正在縮小

　　智利北部，帕拉納爾山巔。

　　夕陽給一望無際的荒漠抹上了耀眼的橘紅色，起伏的遠山之外，可以看到東太平洋上空涌動的云海。

　　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。4臺巨大的望遠鏡緩緩打開天頂，將“目光”投向浩渺無垠的太空。

　　生命從哪里來？星系如何生成？宇宙誕生的那一刻又是怎樣一幅畫面？天文學(xué)家們帶著不同的課題來到這個觀測站，借助最先進的天文觀測設(shè)備和技術(shù)，一點一點地向這三大難題的答案靠近。

　　本報記者近日在智利北部世界最大天文觀測區(qū)采訪時，恰逢人類探索太空的新聞接連飛來：

　　美國國家航空航天局（NASA）太空探測飛船“新視野”號，經(jīng)過漫長宇宙航行，從太陽系邊緣發(fā)回遙遠而神秘的矮行星——冥王星及其衛(wèi)星的高清圖片。大量信息等待進一步分析研究，尤其是與冰態(tài)水存在有關(guān)的跡象，更令天文學(xué)家備受鼓舞；

　　7月23日，NASA發(fā)布了更為激動人心的消息：通過對開普勒天文望遠鏡觀測資料的分析，發(fā)現(xiàn)了迄今與地球體積和宇宙環(huán)境最接近的類地行星“開普勒—452b”，是人類尋找“另一個地球”進程中的里程碑事件。

　　中國科學(xué)院南美天文研究中心主任王仲告訴本報記者，開普勒天文望遠鏡和“新視野”號從空間進行觀測，能確定“地球表親”的一些最基本物理參數(shù)。但是，進一步的地面觀測，尤其是通過已經(jīng)和將要安放在智利天文觀測區(qū)的新一代大型望遠鏡進行深度觀測，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米級的巨型望遠鏡，將可能對這些疑似地球環(huán)境的星體進行直接光譜觀測和成像研究。王仲認為，正是這樣的大規(guī)模組合研究，讓“我們站在了下一個重大發(fā)現(xiàn)的門前”。

　　4臺8.2米口徑望遠鏡組合，科學(xué)家可從地面看到月球上一輛汽車的前燈

　　帕拉納爾觀測站由歐洲南方天文臺（歐南臺）建造。4臺8.2米口徑的大型光學(xué)望遠鏡、4臺輔助望遠鏡、1臺2.5米口徑的可見光巡天望遠鏡、1臺4米口徑的近紅外巡天望遠鏡，組成了一個完整的天文觀測系統(tǒng)。

　　4臺8.2米口徑望遠鏡中的任何一個都可以通過曝光一小時，拍攝到比裸眼可見星體微弱40億倍的星體圖像。如果這4臺望遠鏡按物理光學(xué)的干涉原理組合，可將分辨率再提高25倍，如同在地球表面看到月球上一輛汽車的前燈。

　　“科學(xué)家把現(xiàn)在的宇宙比做壯年期，借助于這些望遠鏡，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。”王仲說。

　　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13日，天文學(xué)家稱，一組由帕拉納爾觀測站拍攝的銀河系超高清圖像，捕捉到了超過8.4億顆星體，比之前多出10倍；

　　7月15日，一個國際天文學(xué)研究小組通過帕拉納爾觀測站，發(fā)現(xiàn)了疑似太陽系的“孿生姐妹”：一顆類似木星的行星圍繞著一顆類似太陽的恒星在運轉(zhuǎn)。

　　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了兩張不同波段的谷神星照片?！跋Ｍ酉聛淼难芯磕茏C實這個表面的小白點是蒸發(fā)后的水分留下的鹽層?！币恢痹谔栂敌行侵袑ふ宜臈畋蚵詭d奮地指著其中一張照片說。

　　“有學(xué)者曾推測谷神星的‘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?！睏畋蚋嬖V記者，美國“曙光”號飛船正圍繞谷神星飛行，而她所在的團隊則負責(zé)收集和分析地面望遠鏡拍攝的圖像數(shù)據(jù)。

　　“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?！蓖踔僬f。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。

　　王仲博士曾長期在美國哈佛—史密松天體物理中心從事研究。一路上，他一再提到中國同行們現(xiàn)在獲得的共識：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。要學(xué)會合作，通過合作提升自己，在合作中帶動中國科研的進步和相關(guān)高科技產(chǎn)業(yè)的升級。

　　歐南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。除大望遠鏡的主體是合作建造以外，帕拉納爾觀測站所有的配套觀測儀器（終端）設(shè)備都是“競爭上崗”。哪個國家的科研團隊做得好，就用哪個國家的?？茖W(xué)家申請這里的觀測時間，也要經(jīng)過競爭。由專家委員會確定誰的項目更重要，往往每四五個申請中只有一個被選中。

　　為了帶動北部荒漠地區(qū)發(fā)展，智利無償贈與歐南臺160平方公里土地，專門用來建造天文臺。到目前為止，歐南臺已在智利建立了3個觀測站。帕拉納爾觀測條件最優(yōu)越，因為這里氣候干燥，一年中晴夜數(shù)超過340天。

　　著名的歐南臺賓館專為來這里觀測的科學(xué)家服務(wù)。這座荒漠中的星級酒店半藏于地下，中心庭院是一座小型熱帶植物園和游泳池，餐廳有歐菜名廚掌勺。在這里拍攝的《007：大破量子危機》上映后，更使賓館名揚世界。

　　暮色中，智利《天文學(xué)》雜志記者胡里奧·埃爾南指著不遠處的一個山頭對我們說，歐南臺正在那里建造一臺39米口徑的光學(xué)—紅外望遠鏡，并剛剛敲定在附近建造由100個高能（伽馬）射線天文望遠鏡組成的陣列。這些項目將在2025年前后完成。

　　“到那時，我們也許就可以看到宇宙大爆炸的輝煌一刻?！蓖踔傺a充道。

　　一個放在美國東海岸的“鍋”，可以聽到西海岸的一枚硬幣落地

　　從帕拉納爾向東350公里，進入阿塔卡瑪沙漠深處。海拔3000米，海拔4000米，海拔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，幾十口巨大的“銀鍋”在高原陽光的照射下，反射著刺眼的光芒。

　　這就是舉世聞名的阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波天線陣（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鏡，模擬出一面直徑約1.6萬米的單碟天線。整個項目由美國、歐盟和日本聯(lián)合建造，歷時15年，耗資超過10億歐元，于2013年全面投入使用。

　　射電天文學(xué)是20世紀30年代發(fā)展起來的天文學(xué)新分支，其特點是利用射電天文望遠鏡觀測天體的無線電波段的輻射。通常，射電望遠鏡波長越短、口徑越大，技術(shù)含量越高，也越是“耳聰目明”。

　　安裝在這個陣列中的望遠鏡個個“身價高昂”。每個重達100多噸、裝有10個頻段不同的接收器，平均造價在1000萬美元以上。

　　整個ALMA項目足足有660多個接收器，這些接收器如同高靈敏度的“收音機”，它們按物理原理相互配合，將人類的聽力和視力向宇宙深處延伸、再延伸……如果將一口單獨的“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”。

　　如同帕拉納爾觀測站的完美組合，ALMA的超級組合同樣使天文學(xué)家看到了宇宙的初期。不久前，ALMA第一次直接清晰觀察到了宇宙中年齡僅10億光年的星系中的塵埃。

　　“多少年來，人類一直在尋找地球的‘替代品’。根據(jù)目前的認知水平，要找到適合人類居住的星球，先要找到水源?！蓖踔俑嬖V記者，人類現(xiàn)在能看到的物質(zhì)只占宇宙物質(zhì)總量的15%左右，但科學(xué)家確信，宇宙中有很多目前尚未觀測到的暗物質(zhì)，還有更多的“新水源”“新能源”。從ALMA的觀測能力看，發(fā)現(xiàn)遙遠宇宙中的水和暗物質(zhì)有可能“夢想成真”。

　　中國緊追而來，有能力實現(xiàn)天文學(xué)研究的跨越式進步

　　帕拉納爾天文觀測站、ALMA項目，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)濟下滑的嚴峻時期，它們?nèi)詧猿旨哟髮μ煳难芯康耐度?，背后隱含的是對提升國家競爭力的長遠考慮。

　　這里的每一臺望遠鏡，都是光學(xué)、電子、材料等多個制造領(lǐng)域創(chuàng)新的集合。帕拉納爾觀測站8.2米口徑的望遠鏡有完整鏡面，有超強的抗高低溫能力，由數(shù)百個小型電子調(diào)節(jié)器進行動態(tài)調(diào)節(jié)，以確保鏡面達到觀測所需的理想曲面。目前，只有德國和美國有能力制造這樣大規(guī)模的望遠鏡及配套設(shè)施。

　　運輸和移動射電望遠鏡的專用工程車也是德國制造的，自重達130噸，車身呈U形，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。那些被安裝在望遠鏡上用來接收不同波段信號的接收器，則屬于精密光電儀器，分別由日本、英國、美國等制造。正是這些一流的儀器和裝備匯聚在一起，才構(gòu)成了超一流的天文觀測水平。

　　“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。”王仲說。論實力，中國不缺，但在參與國際合作上慢了幾步，現(xiàn)在正在盡快趕上來。

　　中國科學(xué)院將智利選為“中國科學(xué)在海外生根開花”的第一個站點是富有遠見之舉。王仲認為，選擇智利，就是選擇了天文學(xué)最前沿的研究機會。借助于與智利的合作，中國擠開了通向ALMA等項目的“門縫”。據(jù)了解，由于中國沒有這樣大型的天文望遠鏡，也不是歐南臺和ALMA成員，中國科學(xué)家要來這里觀測，要么是租用設(shè)備的使用時間，要么是通過聯(lián)合研究，不僅要提前申請，還要由對方來對項目做篩選，并支付高昂的觀測費用。但是，由于這些望遠鏡都建在智利，智利研究機構(gòu)就擁有了一小部分使用權(quán)。中智合作因此可以為中國科學(xué)家提供更多使用這些設(shè)備的機會。分處北南兩個半球的中智天文學(xué)家的“握手”，將有助于南北天文觀察成果的交流整合與互補，創(chuàng)造出世界一流的創(chuàng)新成果。不久前，在王仲博士安排下，中國紫金山天文臺的兩位儀器工程師來到ALMA觀測站交流。合作的結(jié)果表明，中國制造的毫米波接收器完全達到國際標(biāo)準。

　　“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?！蓖踔俸苡行判牡卣f。楊彬也認為，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。

　　2014年，中國科學(xué)院國家天文臺加入由美加兩所大學(xué)主導(dǎo)的建設(shè)在北半球的30米口徑光學(xué)望遠鏡項目團隊，承擔(dān)包括望遠鏡光學(xué)子系統(tǒng)、激光引導(dǎo)星子系統(tǒng)、科學(xué)儀器系統(tǒng)等高技術(shù)任務(wù)。

　　不久前，王仲領(lǐng)導(dǎo)的中國科學(xué)院南美天文研究中心與華為公司聯(lián)手，在智利圣瑪麗理工大學(xué)建立了中智合作天文大數(shù)據(jù)庫，為中國天文學(xué)者參與國際研究打下了又一塊基石。中科院南美天文研究中心目前正在與智利方面緊密溝通，探索更多的加強與南美天文觀測合作的方式。

　　“我們有能力實現(xiàn)跨越式進步”，王仲說。此時，深藍色的夜空中，出現(xiàn)了金星臨月的美麗天象。（人民日報赴智利特派記者 丁剛 顏歡）