智利的阿塔卡馬沙漠空氣干燥,寸草不生,被公認為世界上最荒蕪的地區(qū)之一.在這片荒瘠、強酸性的土壤上,甚至連細菌也不能存活.這里是地球上最干燥的地方,十年累計的降雨量都只有毫米級,而在沙漠的某些部分,已經(jīng)數(shù)百年都沒有出現(xiàn)過絲毫的降水跡象,因此這里又被稱為“旱極”.據(jù)說,當?shù)赜幸粋€被科學(xué)家稱為“絕對沙漠”的地方,自 1870年西班牙人建立氣象觀測站以來,還沒有過下雨的記錄.

正是這樣一塊不毛之地 2010年 4月成為世界天文學(xué)界的焦點.總部位于德國慕尼黑的歐洲南方天文臺 4月 26日宣布,該天文臺決定將設(shè)計中世界上最大的光學(xué)天文望遠鏡 E-ELT(Extremely Large Telescope)建在阿塔卡馬沙漠中部一座海拔 3 060m的山上.

歐洲南方天文臺理事會是在對智利、南非、摩洛哥、阿根廷和西班牙等幾個候選地進行了數(shù)年考察后作出上述決定的.最終選定智利這座高山是因為那里空氣清潔度很高,每年有超過 320個晴朗的夜晚適合作天文觀測.此外,選定的施工地點距歐洲南方天文臺設(shè)在智利一個“甚大望遠鏡”(VLT)所在地巴拉那爾山只有 20 km,兩者在觀測上可以連動.

E-ELT主鏡直徑為 42m,由 984塊直徑 1.45 m的鏡片組成,第二級反射鏡的直徑為6m.第三級鏡將光信號傳輸?shù)骄C合自適應(yīng)光學(xué)組件中進行處理,該光學(xué)組件包含一個由 5 000多個運算單元構(gòu)成的形狀控制器用以消除圖像中由地球大氣層產(chǎn)生的斑點.

E-ELT望遠鏡估計將耗資 10億歐元,計劃2018年建成投入使用.其圖像分辨率將高于哈勃太空望遠鏡,能看到更多宇宙細節(jié).歐洲南方天文臺在公報中說,科學(xué)家將通過“這只世界上最大的眼睛”去探索很多讓人困惑的宇宙奧秘.它可能會像當年伽利略發(fā)明天文望遠鏡一樣使我們對宇宙產(chǎn)生全新的理解.公報中還說,這臺望遠鏡的一項重要任務(wù)是對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的太陽系外類地行星進行分析,判斷它們的大氣層中是否有水和有機物分子,這項工作由與 E-ELT相連的分光鏡來完成.

歐洲南方天文臺的 E-ELT項目并非是一個孤立事件,美國和加拿大科學(xué)家在 2009年 7月 21日宣布,選定夏威夷的莫納克亞山山頂作為另外一臺超大型光學(xué)望遠鏡 TMT的建造地址.據(jù)美國媒體報道,這臺由美國加州大學(xué)、加州理工學(xué)院和加拿大大學(xué)天文學(xué)研究協(xié)會聯(lián)合建造的 30 m口徑望遠鏡(TMT)于 2004年開始規(guī)劃,同樣計劃于 2018年完工.該項目預(yù)計耗資 12億美元.

TMT直徑 30m的主鏡面由 738塊直徑為 1.2 m的六邊形鏡片拼合而成.它亦安裝有自適應(yīng)的光學(xué)感應(yīng)系統(tǒng),能夠隨機調(diào)整鏡面狀態(tài).直徑 30 m的鏡面將使 TMT比現(xiàn)有頂級望遠鏡敏感 100倍.據(jù)稱憑借 TMT強大的觀測能力,天文學(xué)家們將能夠看到約 130億光年遠,能夠?qū)τ钪嬷姓Q生的首批恒星所發(fā)出的光線進行分析,追蹤星系形成和演化的過程,同時還能直接觀測那些圍繞其他恒星旋轉(zhuǎn)的行星.這將幫助人類了解宇宙的歷史以及解開許多未知的天文謎團.

TMT也曾經(jīng)將智利的塞魯阿瑪遜斯山作為選址之一,但該項目組認為夏威夷島上的死火山莫納克亞山海拔更高,空氣更干燥,一天當中的平均氣溫波動較小,這些因素更有助于天文學(xué)家們使用TMT.據(jù)悉,目前在莫納克亞山上,有一臺鏡面直徑為TMT的的光學(xué)望遠鏡也曾經(jīng)是世界上最大的光學(xué)望遠鏡.

歐美相繼啟動資金量高達十多億美元的“大科學(xué)”項目無疑是對世界天文學(xué)界的強大助力.這兩個項目似乎也預(yù)示著在未來的數(shù)十年中天文學(xué)領(lǐng)域仍然是歐洲、美洲的雙雄會.

網(wǎng)站:physicsworld.com 吳江濱 編譯