生命從哪來？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採訪，在那裏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雲海。

　　對在這裡工作的天文學家來説，每天的這一刻都將是一個宇宙新故事的開始。4台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備和技術，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採訪時，恰逢人類探索太空的新聞接連飛來：

　　美國國家航空航太局（NASA）太空探測飛船“新視野”號，經過漫長宇宙航行，從太陽系邊緣發回遙遠而神秘的矮行星——冥王星及其衛星的高清圖片。大量資訊等待進一步分析研究，尤其是與冰態水存在有關的跡象，更令天文學家備受鼓舞；

　　7月23日，NASA發佈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，發現了迄今與地球體積和宇宙環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。但是，進一步的地面觀測，尤其是通過已經和將要安放在智利天文觀測區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狀態的必要手段。比如，正在建設中的30米級的巨型望遠鏡，將可能對這些疑似地球環境的星體進行直接光譜觀測和成像研究。王仲認為，正是這樣的大規模組合研究，讓“我們站在了下一個重大發現的門前”。

　　4台8.2米口徑望遠鏡組合，科學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台8.2米口徑的大型光學望遠鏡、4台輔助望遠鏡、1台2.5米口徑的可見光巡天望遠鏡、1台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。

　　4台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台望遠鏡按物理光學的干涉原理組合，可將解析度再提高25倍，如同在地球表面看到月球上一輛汽車的前燈。

　　“科學家把現在的宇宙比做壯年期，借助於這些望遠鏡，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。”王仲説。

　　天文學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。

　　7月13日，天文學家稱，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，一個國際天文學研究小組通過帕拉納爾觀測站，發現了疑似太陽系的“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。

　　7月17日夜，來自中國的天文學家楊彬博士在這裡捕捉到了兩張不同波段的谷神星照片。“希望接下來的研究能證實這個表面的小白點是蒸發後的水分留下的鹽層。”一直在太陽系行星中尋找水的楊彬略帶興奮地指著其中一張照片説。

　　“有學者曾推測谷神星的‘體內’可能有水，總量相當於地球水量的3倍。找到了水就可能找到生命。”楊彬告訴記者，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收集和分析地面望遠鏡拍攝的圖像數據。

　　“幾乎所有天文學新的重大發現都是科學合作的結果。”王仲説。天文學是最古老卻又最具開放性的學科之一，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的研究成果獲得諾貝爾物理學獎，而主要依據帕拉納爾觀測站的數據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在獲得的共識：中國發展天文學既要靠獨立自主，更要走國際合作之路。要學會合作，通過合作提升自己，在合作中帶動中國科研的進步和相關高科技産業的升級。

　　歐南臺就是一項合作成果。這個成立於1963年的國際研究機構由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。科學家申請這裡的觀測時間，也要經過競爭。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發展，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越，因為這裡氣候乾燥，一年中晴夜數超過340天。

　　著名的歐南臺賓館專為來這裡觀測的科學家服務。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。在這裡拍攝的《007：大破量子危機》上映後，更使賓館名揚世界。

　　暮色中，智利《天文學》雜誌記者胡裏奧·埃爾南指著不遠處的一個山頭對我們説，歐南臺正在那裏建造一台39米口徑的光學—紅外望遠鏡，並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年前後完成。

　　“到那時，我們也許就可以看到宇宙大爆炸的輝煌一刻。”王仲補充道。

　　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誌牌被甩在車後。翻過一個山頭，白雪覆蓋的山峰近在咫尺，右側大片開闊地上，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。

　　射電天文學是20世紀30年代發展起來的天文學新分支，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，它還可以依據物體發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’。根據目前的認知水準，要找到適合人類居住的星球，先要找到水源。”王仲告訴記者，人類現在能看到的物質只佔宇宙物質總量的15%左右，但科學家確信，宇宙中有很多目前尚未觀測到的暗物質，還有更多的“新水源”“新能源”。從ALMA的觀測能力看，發現遙遠宇宙中的水和暗物質有可能“夢想成真”。

　　中國緊追而來，有能力實現天文學研究的跨越式進步

　　帕拉納爾天文觀測站、ALMA項目，構成了一個全球天文研究“奧林匹克競技平臺”，體現了美歐日對基礎科研的高度重視。即使是在經濟下滑的嚴峻時期，它們仍堅持加大對天文研究的投入，背後隱含的是對提升國家競爭力的長遠考慮。

　　這裡的每一台望遠鏡，都是光學、電子、材料等多個製造領域創新的集合。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，由數百個小型電子調節器進行動態調節，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製造這樣大規模的望遠鏡及配套設施。

　　運輸和移動射電望遠鏡的專用工程車也是德國製造的，自重達130噸，車身呈U形，兩側共28個車輪，由液壓控制，可獨立轉向。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，則屬於精密光電儀器，分別由日本、英國、美國等製造。正是這些一流的儀器和裝備匯聚在一起，才構成了超一流的天文觀測水準。

　　“在天文觀測研究上投入的每一分錢，都可能轉化為帶動本國高科技産業和製造業升級的動力。”王仲説。論實力，中國不缺，但在參與國際合作上慢了幾步，現在正在儘快趕上來。

　　中國科學院將智利選為“中國科學在海外生根開花”的第一個站點是富有遠見之舉。王仲認為，選擇智利，就是選擇了天文學最前沿的研究機會。借助於與智利的合作，中國擠開了通向ALMA等項目的“門縫”。據了解，由於中國沒有這樣大型的天文望遠鏡，也不是歐南臺和ALMA成員，中國科學家要來這裡觀測，要麼是租用設備的使用時間，要麼是通過聯合研究，不僅要提前申請，還要由對方來對項目做篩選，並支付高昂的觀測費用。但是，由於這些望遠鏡都建在智利，智利研究機構就擁有了一小部分使用權。中智合作因此可以為中國科學家提供更多使用這些設備的機會。分處北南兩個半球的中智天文學家的“握手”，將有助於南北天文觀察成果的交流整合與互補，創造出世界一流的創新成果。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。合作的結果表明，中國製造的毫米波接收器完全達到國際標準。

　　“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製造出來。”王仲很有信心地説。楊彬也認為，中國學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，中國科學院國家天文臺加入由美加兩所大學主導的建設在北半球的30米口徑光學望遠鏡項目團隊，承擔包括望遠鏡光學子系統、鐳射引導星子系統、科學儀器系統等高技術任務。

　　不久前，王仲領導的中國科學院南美天文研究中心與華為公司聯手，在智利聖瑪麗理工大學建立了中智合作天文大數據庫，為中國天文學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。

　　“我們有能力實現跨越式進步”，王仲説。此時，深藍色的夜空中，出現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）