在南极找寻适合生命生存的行星

第28届国际天文学联合会大会日前在北京开幕，来自全球90多个国家的约3300名天文学家将在为期两周的会议上探讨包括宇宙起源、外星生命、黑洞、暗物质、星系演化、太阳风暴等宇宙奥秘。国际天文学联合会主席罗伯特·威廉姆斯说，出席本次大会的人数为历届最多，这也是首次在中国举办国际天文学联合会大会，对于中国天文学发展具有历史意义。国际天文学联合会成立于1919年，是国际科学联盟理事会的25个科学联合会成员之一，也是世界各国天文学家组成的权威性学术联合体，中国于1935年正式加入。每3年举办一次的国际天文学联合会大会是天文学界最重要的学术和工作会议，被称为天文界的“奥运会”。

寒冷的南极已成为天文学家口中的热门区域。

被称为天文界“奥运会”的国际天文学联合会已有近百年历史，今年第一次进入我国。与上一届也就是3年前巴西的那次会议相比，细心的中国科学院南京天文光学技术研究所研究员宫雪非注意到，这次有关南极天文与天体物理的讨论首次升格为一个专门的大规模研讨会，“这不仅表明在南极开展天文研究越来越成为国际天文学界的热点，也突出体现了我国由于近年在冰穹A领导的天文观测活动受到了国际同行的瞩目”。

中国南极天文台将有望在2020年前建成的消息引爆了整个天文学界。“虽然与一些发达国家相比，我国的南极天文才刚刚开始，但客观的台址条件优势以及快速发展让我们对未来充满期待。”中科院紫金山天文台研究员、中国南极天文中心主任王力帆说。

地球上最佳观测点

“我们的国际合作一直都有。”宫雪非说，但现在我们有了冰穹A，一切变得不一样。2005年，我国第21次南极科考队首次到达南极内陆最高点冰穹A，2009年，我国南极昆仑站建立。

“南极天文一直是业内热点。”王力帆告诉记者，理想的天文台址必须是一个平坦的地方，因为如果坡度大，风就比较厉害。而南极冰穹A是世界上最平坦的地方。天文学家也不喜欢温度太高的地方，因为地面会像个炉子一样，不停地将热量加入大气。南极是世界上最冷的地方。此外南极大陆冰雪覆盖，大气最透明。平坦、低温、透明这三个独特的地理优势，是地球上任何地方都不能比拟的。

在过去20年里，南极的天文观测站为天体物理学的前沿研究作出了很大贡献，尤其是在宇宙微波背景辐射上。著名的例子是1998年底，美国毫米波段气球观天计划利用漂浮在南极洲上方的气球作为载体，搭载望远镜拍摄到当时最为清晰的初期宇宙照片。这张照片帮助科学家认识到宇宙是平坦的。

本次大会上，南极天文的最新研究成果成为讨论热点。例如，美国在南极极点正在运行的“南极望远镜（SPT）”在宇宙背景辐射观测中取得了突破。

“我国天文学的每一步进展都是扎扎实实，一步步做起来的。”王力帆说，过去几年里，我国已经安装了天文自动观测站（PLATO）、小型光学天文观测望远镜阵（CSTAR）等天文设备，获得了大量成功经验。2011年，我国在冰穹A上成功安装了南极巡天望远镜（AST3）。

寻找存在生命的行星

自2009年开普勒太空望远镜运行以来，至今已经找到了700多颗可能存在生命的行星。

“我们迫切地等待明年春天把数据拿回来。”王力帆说，“期望从里面能找到行星的候选体，希望会有不少于10颗。”

他所说的“行星的候选体”，指的是围绕太阳之外的其他恒星运行的“系外行星”。之前我国还没有专门用于寻找系外行星的天文望远镜，直到南极巡天望远镜(AST3)阵列中第一台望远镜的建立。这架望远镜自今年3月15日投入运行，到5月8日为止，累计观测了746小时，拍摄了超过28000张照片，这期间仅有三天因为天气原因无法观测。观测超新星和系外行星是这架望远镜的两个主要任务。

事实上，南极巡天望远镜是一个阵列，由三部50厘米口径的光学望远镜组成。它们能够在一天的时间内把1500平方度的天区拍摄三次，也可以在一分钟里对4.2平方度的天区拍摄三次，前者适用于寻找超新星、活动星系核、黑洞、伽玛射线暴等目标，后者则适用于观测恒星和行星。AST3剩下两台望远镜将在2013年到2015年间安装完毕。

王力帆告诉记者，中国科学院紫金山天文台和南京天文光学技术研究所，正准备领导我国天文学家在南极建设两个比较大型的望远镜，一个是2.5米的光学/红外望远镜（KDUST），还有另外一个就是一个５米的太赫兹射电望远镜。

王力帆说，对恒星形成而言，“KDUST将对研究宇宙中的恒星形成研究带来机遇”。而太赫兹天文观测则为天文学开辟了全新的观测波段，也将为恒星形成提供新视角。这两个望远镜建成以后，它是直接面向最前沿的领域，主要科学目标是?“一黑（黑洞）、两暗（暗物质、暗能量）、三起源（宇宙起源、天体起源、生命起源）”，其中以暗物质、暗能量为代表的科学问题很可能改变人类对宇宙的根本认识。KDUST将主要用于宇宙学的研究，特别是暗能量性质的研究，也包括太阳系外行星的搜寻。人类寻找宜居的系外行星的努力或许很快就会看到结果。

“人类找到适合生命生存的行星的可能性是很大的，在未来几年之内就可以实现。”王力帆说，“这样的行星会在银河系内，可能距离我们几千光年到几万光年”。

考虑在南极昆仑站建一个超级计算机系统

AST3运行以来，已收集大量数据，但除了一些重要的数据通过铱星电话及时传回到国内进行分析，大部分的海量观测数据储存在电脑内，等待下一个夏季到来时由科考队员取走。“速度只比前些年拨号上网时快一点，每秒124kb左右，而且价格贵。”王力帆透露，我国科学家正在考虑在南极昆仑站建一个超级计算机系统。“有了这个系统，就可以对观测的海量数据进行分析处理，处理后的数据量就小多了，可以通过卫星传输回来，不用再派人去取。”

宫雪非曾参加我国第25次南极科考，并登顶南极冰穹A。他告诉记者，南极昆仑站的气温非常低，特别是冬季气温可以达到零下80多摄氏度。通常的望远镜设计方案是无法满足这一特殊要求的，为适应南极地区极端的自然环境，望远镜在镜头、结构、材质等方面都进行了特殊设计。

此外，南极分夏冬两季，夏季基本上都是白天，冬季基本上都是黑夜。这就决定了南极的夜天文观测基本上要在冬季进行，而且由于我国昆仑站目前只是度夏站，所以在南极的冬季所有的天文观测都必须是在无人值守的情况下进行的。

在南极建天文台，首先要有一套可以在无人值守的极端环境下独立运行的控制系统，包括发电系统、结构与温控系统、现场主控系统、数据存储系统、通信及国内监控系统等，利用这些系统提供南极天文望远镜等观测设备运行所需的电力，并对天文设备进行实时监测、遥控及数据通讯。高质量的发电系统也是维持望远镜持续工作的基础。目前，AST3的发电系统由澳大利亚提供。2011年，我国自主研发的一套发电系统也在昆仑站维持了30多天的试运行。

中国科技网 陈瑜