彭丹妮

8月12日，青海冷湖，賽什騰C區(qū)在七夕前夕觀測到的銀河拱門。圖/洪文瀚 IC

2018年5月，在一架直升機將國家天文臺研究員鄧李才一行人送往青海茫崖市冷湖鎮(zhèn)賽什騰山頭之前，位于“世界屋脊”青藏高原上這座海拔4200米的山峰尚未有人跡到達。不過，就在這片不毛之地，一大批天文望遠鏡即將在此“安家”，它有望成為下一個世界級天文臺。

根據(jù)8月18日發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文，中國科學家在青藏高原尋覓到一個新的潛在天文觀測點——冷湖天文觀測基地，可以和夏威夷莫納卡亞這樣舉世公認的極佳天文臺址比肩。該研究由來自中科院國家天文臺、西華師范大學、中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所、中科院紫金山天文臺青海觀測站等機構(gòu)的研究人員聯(lián)合完成。

適宜建設(shè)光學天文臺的地點在學界被稱為臺址。這項研究之所以重要，在于找到優(yōu)質(zhì)的天文臺地址并不容易。這種資源是稀缺的，目前，國際一流的臺址只有智利北部山區(qū)、美國夏威夷莫納卡亞峰及南極內(nèi)陸冰穹地區(qū)。擁有大面積極佳觀測臺址的智利，容納了全世界68%的地基光學/紅外、高頻射電天文觀測裝置。

而中國，甚至整個東半球，此前都沒有發(fā)現(xiàn)可以與之媲美的極佳臺址，這成為制約中國光學天文學發(fā)展的瓶頸之一。

在無人之境尋找天文臺

找到冷湖天文觀測基地，是意料之外的驚喜。2009年，中科院國家天文臺加入了國際恒星觀測網(wǎng)絡(luò)（SONG），需要搭建一個望遠鏡。為此，鄧李才等人需要為這個望遠鏡找一個“家”，他們調(diào)研了中國西部的一些天文觀測點，并花了五年時間進行確認，最終選定在青海省海西蒙古族藏族自治州（簡稱“海西州”）德令哈市的紫金山天文臺青海觀測站。

2013年，這臺一米的望遠鏡已安置于此。但超出科研人員考慮的因素是，隨著當?shù)睾芸爝M入一個經(jīng)濟高速發(fā)展時期，到2017年，因快速的城市化，德令哈的亮化程度已經(jīng)增加了近1000倍，直接影響了該望遠鏡的觀測。就在這一年，同樣位于青海海西州的冷湖鎮(zhèn)政府工作人員找到他，談起冷湖優(yōu)質(zhì)的星空和雅丹地貌地質(zhì)環(huán)境——當?shù)乜赡芫邆涑蔀樘煳呐_臺址的潛力，希望引進天文項目。

在地面建的天文觀測裝置，按波段分為射電望遠鏡和光學望遠鏡。光學望遠鏡工作在可見光波段，口徑越大越好。而射電望遠鏡是工作于電磁波譜長端的那部分，所以不受陰雨天、黑夜的限制。位于貴州黔南喀斯特洼坑中的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）于2016年落成后，使中國已經(jīng)擁有了目前世界上最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。

但在光學天文觀測上，中科院院士、國家天文臺臺長常進告訴《中國新聞周刊》，中國跟國際上的差距很大，因為全球10米級別的光學望遠鏡已經(jīng)有10個左右，而中國目前最大的通用光學望遠鏡口徑僅有2.4米。郭守敬望遠鏡（LAMOST）口徑達到了4～6米級，但LAMOST是光譜巡天望遠鏡，不能進行成像觀測。大型設(shè)備未來有了資金和能力可以解決，但是，常進指出，沒有好的臺址，建再好的望遠鏡也發(fā)揮不出應(yīng)有的效果。

歐洲、美國的光學天文世界領(lǐng)先。鄧李才是近期發(fā)表于《自然》那篇論文的第一作者。他告訴《中國新聞周刊》，歐洲非常重視天文學的發(fā)展，歐洲16個國家早在1960年代就組建了歐洲南天天文臺（ESO），并在南美洲的智利建設(shè)優(yōu)良的天文臺，到了1980年代，則開始為下一代的、8米級別望遠鏡進行天文臺選址。

無論是中國的第一個現(xiàn)代天文臺南京紫金山天文臺，還是位于河北承德的興隆天文觀測基地，鄧李才指出，早期的天文臺選址都因為太靠近城市，受到光污染以及空氣污染，不再適宜口徑更大、靈敏度要求更高的新一代望遠鏡。另一方面，地基天文觀測受到大氣厚度影響，海拔越高，大氣越稀薄，受到的影響就越小。

進入21世紀之后，中國天文學家們開始在青藏高原這樣的高寒處尋找新的天文臺基地。2003年，國家天文臺啟動中國西部天文戰(zhàn)略選址項目。2016年，國家12米光學紅外望遠鏡（LOT）項目立項，并開啟選址工作，當時確定的候選目標是西藏的阿里、新疆穆斯塔格山峰和四川西部稻城地區(qū)，這三個選址，有兩處位于青藏高原，一處位于帕米爾高原。但因為各種原因，12米望遠鏡的臺址沒有最終確定。

這三個候選地點，要么靠近邊境，要么被橫斷山脈阻攔。相較而言，冷湖更有區(qū)位優(yōu)勢。鄧李才分析，冷湖同樣處在青藏高原地區(qū)，但位于甘肅、青海、新疆三省區(qū)交界處，并不算太偏僻，其250公里開外是旅游城市敦煌，而敦煌擁有機場、高鐵、公路，便于大型裝置的運輸。

從氣候上來看，冷湖地區(qū)日照充沛、降水極少、寸草不生、星空明澈。研究小組分析了這里過去30年的天氣記錄，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)每年的降水量只有18毫米，而年日照時間有3500小時，這些數(shù)據(jù)對于天文學家來說，堪稱“驚艷”：拿日照時長來說，相當于12個小時的白晝里，平均每天就有10小時日照。

鄧李才說，實際上，上世紀80年代末～90年代初，中國曾開展過青藏高原的資源普查，其中就包括未來是否可以建天文臺。冷湖因大面積風蝕地貌和比鄰塔克拉瑪干沙漠，被認為風沙太大，因而被排除。事后看來，情況并非如此。他們團隊實地勘察后發(fā)現(xiàn)，冷湖選址點與其下方的柴達木盆地有1000米以上的高差，沙塵很難到達山頂，即便是山腳發(fā)生沙塵暴，山頂上的天空依然湛藍。

冷湖曾是中國重要的石油產(chǎn)地，最繁華時，這座因石油而建的小鎮(zhèn)人口多達10萬。隨著上世紀80年代石油資源枯竭，冷湖日漸蕭條，如今大約只有100來人常住在此。人煙稀少，也就意味著不用擔心光污染問題。2017年7月，當冷湖官員邀請鄧李才去冷湖考察天文臺建設(shè)的可能性時，因為德令哈天文臺的經(jīng)歷，鄧李才還是有些顧慮，不確定冷湖未來會不會重蹈覆轍。一個星期以后，一位執(zhí)著的地方干部拿著紅頭文件來找他，承諾冷湖將全域設(shè)為暗夜保護區(qū)，規(guī)范企業(yè)、市政和家用燈光，打消了他的顧慮。