冬季的南極遠不是一個適合人類居住的地方。那里的溫度可以降到零下58攝氏度，漫長的黑夜可以持續6個月時間，而空氣的干燥更是你在地球其他地方無法體驗到的。

　　然而，所有這些極端條件卻使南極成為天文學家的樂園，特別適合探測宇宙誕生初期時產生的極短波長的輻射。

　　近日，科學家宣稱發現了有關宇宙大爆炸的決定性證據，而該發現便是來自在南極多年來搜集的宇宙微波背景輻射觀測數據。

冬季在南極南喬治亞島哈克冰川上拍攝的星跡圖片

　　在南極高原上的阿蒙森-斯科特南極站，研究團隊利用一臺體積不大，但是功能強大的望遠鏡，在嚴酷的環境條件下獲得了宇宙學中可能是最重要的一項突破。

　　“南極是你在地面上最接近太空的地方，”哈佛-史密森天體物理中心的約翰·科瓦奇(John Kovac )說，“這里是地球上最干燥、最清澈的地方之一，為觀測大爆炸產生的微波提供了完美條件。”

　　約翰·科瓦奇是“宇宙銀河系外偏振背景影像” (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization，BICEP)合作項目的領導者。

　　在觀測微弱的、亞毫米波波長的輻射中，沒有水蒸氣的干擾以及總體稀薄的大氣都是非常重要的。如果空氣不夠干燥，水蒸氣就會吸收這些輻射，產生令人困惑的不完整結果。

位于阿蒙森-斯科特南極站的南極望遠鏡一直在不間斷地觀測宇宙

　　“你正站在南極接近2英里(約合3.2千米)厚的冰層上；水在這里就是這樣，”來自加州理工學院的BICEP團隊成員杰米·博克(Jamie Bock)說，“由于海拔的原因，這里的氣壓也很低，這一切都大大降低了來自大氣層干擾。”

　　極端的嚴寒使冬季的風強度減弱至最低，也使望遠鏡的觀測具有了較高的穩定性。在南極，望遠鏡還能夠避免星際輻射和塵埃的干擾。

　　阿蒙森-斯科特南極站的望遠鏡正處在被稱為“南極空洞”(Southern Hole)區域內，那里的天空極為清澈，是觀測太空深處和早期宇宙殘留的最佳地點。

　　不懈的數據搜集

　　阿蒙森-斯科特站目前是一個由美國國家科學基金會資助并管理的科學前哨，夏季時站里擁有數百位科學家和支持人員，到了冬季漫長的極夜，工作人員人數則減少到不足50人，而大部分的觀測都是在冬季完成的。

　　望遠鏡坐落于地理南極點，可以很容易地操作和瞄準。在這里，恒星會出現東升西落的現象，而是基本固定不動。

　　天文學家可以將望遠鏡瞄準一個點，在長達六個月的冬天中基本不用作什么變動。

　　“在冬季，我們只需要一個人在那看著望遠鏡，”杰米·博克說，“一切都設置好了，可以一直不間斷地搜集數據。”

　　來自哈佛大學的科學家斯蒂凡·里克特(Steffan Richter)便常常陪伴著南極望遠鏡，他已經度過了九個漫長的南極寒冬，每天都要從營地步行近1英里(約合1.6千米)前往望遠鏡。

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在南極望遠鏡右側的建筑內，有一臺BICEP2望遠鏡，用于搜索太空中宇宙“暴脹”的痕跡

　　“是的，非常、非常冷而且黑，”他說，“但這一項目是如此地無法抗拒。有多少人曾在上班的路上看到過天空中的極光，看到過那樣壯觀的極光表演？我們隨時隨地都能觀賞。”

　　作為一個在南極工作多年的科學家，斯蒂凡·里克特并不會在同一臺望遠鏡上工作太長時間。他介紹說，在望遠鏡技術中也存在著類似計算機領域的“摩爾定律”。

　　在“大爆炸—暴脹”的研究中，已經有三臺各不相同、功能不斷增加的望遠鏡投入使用，而第四臺也很快就要上馬了。

　　“專注于科學的一個大陸”

　　BICEP項目的儀器設備放在一起是基于以下目的：尋找在宇宙大爆炸所釋放的引力作用下發生改變的宇宙微波背景輻射。與位于南極的大多數設備一樣，BICEP望遠鏡的體積并不大，與大多數望遠鏡相當。

位于南極的望遠鏡可以減少來自地球大氣層，以及星際輻射和塵埃的干擾

　　它的采光光圈只有26厘米的直徑。不過在望遠鏡內部具有兩個鏡片，可以偏轉和加強信號——有點像伽利略發明的第一臺望遠鏡。

　　阿蒙森-斯科特站最大的望遠鏡是美國國家科學基金會的“南極望遠鏡”，具有一個10米的碟形天線，能夠搜集早期星系團與宇宙背景微波相互作用時產生的輻射信號。

　　長期以來，南極不僅是探索宇宙背景微波的窗口，也是搜集其他波長輻射的理想地點。2012年，一臺能捕捉光譜中遠紅外信號的望遠鏡被運到阿蒙森-斯科特站，然后空運805公里，放在一處海拔3962米的山脊上。

　　在這樣的平臺上，“高海拔南極太赫茲”(High Elevation Antarctic Terahertz , HEAT)望遠鏡成功地在銀河系中一個巨大的、遙遠的分子云中探測到了碳元素。這樣的發現通常由軌道望遠鏡完成，但如今在地球上通過一臺自動化望遠鏡也能做到(同時花費也更加低廉)。

　　綜上所述，在南極獲得如此重大的發現也就絲毫不令人驚奇了。

　　美國國家科學基金會“南極天體物理學和地球空間科學”項目的主管弗拉基米爾(Vladimir Papitashvili)說：“這是一塊只專注于科學的大陸。在那里工作非常艱苦，環境條件存在著許多限制，但同時也使一些特殊的科學研究成為可能。”

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.885221.com/tansuo/555162.html

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