我們都知道SETI@home(在家尋找外星文明)計劃，作為一項分布式計算項目，它成功地將數(shù)以百萬計的人聚集在一起——他們中有專業(yè)人士，但更多的是普通人——搜尋地外智慧生命。如今，一個新的科學(xué)探險計劃又出現(xiàn)在業(yè)余天文愛好者面前，那就是“星塵計劃”中的Stardust@home(在家尋找星塵)分布式項目，尋找微小的星際塵埃。這些來自遙遠(yuǎn)星辰的微粒是第一次從太空帶回地球，也許你有機(jī)會幫助發(fā)現(xiàn)它們!

捕捉墨塵

“星塵”是繼“阿波羅”計劃之后，美宇航局第二個取回外星球物質(zhì)樣本的太空探索項目，也是美國第一個專門探索彗星的項目。

美國“星塵”號飛船于1999年2月發(fā)射，經(jīng)過7年46億千米的太空旅行后返回地球。在2004年1月，“星塵”號飛越了由冰、石塊和塵埃構(gòu)成的“維爾特2”彗星，飛船上的塵埃采集器成功捕獲到彗星塵埃樣本。這些樣品將幫助科學(xué)家解讀太陽系的歷史以及地球生命的起源。

此外，“星塵”號在漫長的航行中收集了另一種的樣品一一漂浮在星際的塵埃，那是來自遙遠(yuǎn)恒星(數(shù)光年外)的微粒?！靶菈m”號是在2000年2月和5月以及2002年8月至12月穿越一股流入太陽系的星際氣體流時收集到這些微粒。這股氣流是1993年“伽利略”飛船在飛向木星的途中新發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)“星塵”穿越這股氣流時，張開它的網(wǎng)球拍形狀的氣溶膠收集器，收集并存儲捕獲的星際塵埃。

彗星揭秘

人類首次成功采集并收回彗星塵埃樣本，令科學(xué)家們興奮不已。科學(xué)家們認(rèn)為，彗星可能包含了我們太陽系、地球以及生命誕生的重要線索。

彗星是由太陽系誕生后的殘余物質(zhì)構(gòu)成，它們來自太陽系外圍的柯伊伯帶，那里溫度一直保持在零下200攝氏度左右，好比一個超級冷凍箱，使彗星的物質(zhì)成分能保持太陽系早期的原貌。研究這些物質(zhì)，有助于我們了解太陽系究竟是怎樣誕生的。

彗星的最主要成分是冰雪，也就是固態(tài)的水。液態(tài)的水是地球生命誕生的先決條件?？茖W(xué)家認(rèn)為，地球上最初的水就可能來自于彗星，另外，彗星的彗核比較“黑”，也就是說，其中可能含有不少碳成分，而碳又是地球有機(jī)物和生命出現(xiàn)的必要元素。

不少科學(xué)家都猜測，彗星與地球上有機(jī)物的誕生有關(guān)，至少扮演著“化學(xué)催化劑”的角色。從前科學(xué)家一直以為，地球上的生物純粹是由于地表化學(xué)變化產(chǎn)生，如一些化學(xué)物質(zhì)聚合成生命的基本元素——氨基酸這類有機(jī)分子。但他們后來發(fā)現(xiàn)，原始地球并非形成氨基酸的理想之地，有機(jī)分子可能在星際塵埃中首先形成，通過彗星落到地球后才引發(fā)生命進(jìn)化。彗星很可能向地球輸送了水、碳、核酸這樣的基本分子構(gòu)成。

隨著技術(shù)條件的成熟，科學(xué)界對彗星的研究一步接一步：“深度撞擊”初步驗證了彗星的彗核中包含太陽系原始物質(zhì)，并含有碳、氮等生命必要的元素，“星塵”則采集到了彗星塵埃，并將它們帶回地球研究，到2014年，歐洲航天局的“羅塞塔”飛船還將直接登陸彗核，并鉆探取樣。彗星之謎，終將一步步在世人面前解開。

大海尋針

得到來之不易的星際塵埃后，“星塵計劃”的研究分析工作才剛剛開始?！靶菈m”號飛船上有一個由氣溶膠材料制成的網(wǎng)球拍狀塵埃采集器，一面捕獲的是彗星物質(zhì)粒子，另一面就是星際塵埃顆粒。其中彗星樣品提取相對容易，星際塵埃要困難得多。其中一個原因是，與采集到的上千個彗星顆粒相比它們太少了。根據(jù)推算，“星塵”號的星際塵埃采集器上應(yīng)該有大約45個星際塵埃顆粒。在約0．1平方米大的采集器上找到這45個星際塵埃顆粒的蹤跡，好比在足球場上尋找45只螞蟻。另一個原因是，星際塵埃太微小了，只有幾微米大小。

如何定位這些“大海中的針”，科學(xué)家首先嘗試進(jìn)行自動的掃描；一臺自動的顯微鏡將成像并記錄氣溶膠每一塊微小的部分，對收集器表面下不同的深度聚焦。圖像將被存儲，并順序進(jìn)入一個計算程序，該程序?qū)⑻綔y泄露星際塵埃顆粒位置的那些沖擊跡象。然而星塵微粒嵌入氣溶膠100微米左右的深度。在這個深度上，經(jīng)過數(shù)年的太空飛行，氣溶膠很可能布滿交錯的裂痕和瑕疵。所以自動掃描將被洪水般的虛假判別所吞沒，而這40多個真正的微?？峙赂景l(fā)現(xiàn)不了。

那么，該如何定位這些來自遙遠(yuǎn)星辰的無價之寶呢?

“家中的墨塵”

雖然先進(jìn)的計算機(jī)程序無法分辨夾雜在裂痕與瑕疵中的星際塵埃，但是還有一種工具可用來完成這項工作，那就是人眼：只需要很少量的訓(xùn)練人們就能借助顯微鏡輕易地認(rèn)出真正的星塵軌跡。但是新的問題來了，顯微鏡以必要的放大倍數(shù)掃描整個氣溶膠表面會產(chǎn)生數(shù)百萬張單獨的圖像。肉眼在識別微粒軌跡上是很好的工具，但是能期望什么人來審視這么多圖片呢?即使有人來做，要用多久呢?能期望他們在成千上萬張圖片中自始至終保持警覺么?

SETI@home是歷史上最大、最成功的分布式計算項目。所謂分布式計算是相對于傳統(tǒng)的集中式計算而言的，它將一個大任務(wù)分解為許多小任務(wù)，分配給不同的計算機(jī)去完成，最后再將結(jié)果整理匯總。世界各地數(shù)百萬的計算機(jī)用戶通過SETI@home聯(lián)合在一起尋找地外文明，是否能以相似的途徑使全世界參加到尋找星際塵埃中來呢?

受此啟發(fā)，Stardust@home項目誕生了。與SETI@home不同，該項目建立在人們親自觀察之上而不是計算機(jī)自動的處理數(shù)據(jù)。自動顯微鏡將掃描采集器的整個表面，記錄下氣溶膠每一細(xì)微局部的數(shù)字影像。由于每一張圖片覆蓋260 × 340微米的區(qū)域，并且每張圖片要與和它相臨的圖片有10％的重疊，所以總共需要160萬張圖片才能覆蓋整個表面。

用戶將登陸Stardust@home網(wǎng)站接受簡單的網(wǎng)上測試和培訓(xùn)，然后下載一個叫作“虛擬顯微鏡’程序，以及需要篩選的星際塵埃圖片。用戶把觀察結(jié)果返回服務(wù)器，每張圖片需要分發(fā)給四個用戶，至少兩人報告有發(fā)現(xiàn)它才能被看成是候選者，待專家進(jìn)行最后定奪。

人們估計，如果僅依靠“星塵計劃”的研究人員，至少需要20年才能完成辨別工作，但是聯(lián)合起世界上數(shù)以千計的用戶，也許只需7個月就能完成初步分析篩選。那些志愿者們真可以稱得上是“星塵捕手”，他們呆在家中就可以享受發(fā)現(xiàn)的樂趣，并贏得用自己名字命名星際塵埃的最高獎賞。更重要的是，通過他們的參與，彗星之謎將早一天被揭開。

[責(zé)任編輯] 龐 云