探秘宇宙冰冻天文站：“我们从哪里来？”“我们到哪里去？

南极点望远镜

居里夫人说：“一切科学发现都像童话般的美丽。”

作为一名极地探险与天文爱好者，我非常幸运有机会近距离窥探阿蒙森·斯科特站内部及南极点望远镜、“冰立方”的真容！

令世界瞩目的南极点望远镜（SPT）是建立在阿蒙森·斯科特美国科考站上的。不少国内媒体写为南极（点）望远镜，省略了“点”字 ，此举不妥。举个列子：外滩5号和青浦朱家角都在“上海”的大概念之下；我到访过南极半岛与乔治王岛的长城站，南纬62-68度，气候相对和煦，可将之比喻为上海郊区朱家角；而南极点在南极洲内深腹地，南纬90度，冰天雪地，可比喻为上海市中心外滩5号。大部分游客玩了朱家角而没能去外滩就打道回府了。所以说广缈的南极与南极点是绝然不同的概念。后者四季冰封，最冷达零下80度，相比南极半岛和北极点而言——2016年7月我乘坐俄罗斯核动力破冰船抵达——南极点是地球最难抵达之处。加上南极点科考站不对外开放，必须由美国有关机构带领才可进入参观。我非常幸运在网上找到南极点探险网站，提前一年报名，终得探访向往已久的美国阿蒙森·斯科特科考站！

南极点望远镜与马丁-A-波默兰茨天文台

在资深导游带领下，我们爬上三楼的科考站露台。一眼望去，阳光下的白色冰原晶莹剔透，庞大的南极天文站和南极点望远镜（SPT）魅力十足！南极望远镜是一个10米直径的射电望远镜和一个微波/毫米波望远镜，观测频率范围在70－300千兆赫兹之间，它的主要科学任务是调查南天球数千个星系团之间的神秘联系，这些星系团因暗能量的约束而处于相对平衡状态；同时也观测太空小行星对地球任何可能的潜在威胁。南极点望远镜由美国芝加哥大学和哈佛-史密松天体物理中心等八个机构的科研小组共同运行，美国国家科学基金会提供资助。其中哈佛-史密松天体物理中心的物理学家史蒂文·温伯格获得1978诺贝尔物理学奖！

照片右侧在太阳下闪烁的浅棕色望远镜为南极点马丁天文台。马丁·波默兰茨是美国著名物理学家和南极天文学发展领导者，2004年他出版了科学自传《冰上天文学》。

马丁·波默兰茨，南极点天文台以他命名

马丁天文台同样令我着迷。这是一座两层楼的建筑，拥有270平方米的四个项目的实验室设备——南极最牛的冰立方天文台中微子探测器阵列（AMANDA），南极红外探测器、宇宙背景辐射各向异性实验、以及高级望远镜项目：后三个项目属于芝加哥与哈佛大学的南极洲天体物理研究中心。

上图2我拍摄的照片中间部位的黑色建筑是宇宙泛星系偏振背景成像（BICEP）望远镜。这已是第三代望远镜BICEP3，建成于2014年，它採用用於凱克陣列的嶄新科技，不再倚賴大型液態氦杜瓦瓶來製冷（这是最麻烦最耗时的）。

1997年哈佛天文中心科学家首次从观测上确认了黑洞周围的事件视界：例如银河系中央的特大质量黑洞人马座A, 其具有约四百万太阳质量、30倍太阳体积，然而它的事件视界看起来仍仅有55微角秒，相当于从地球探窥一颗放在月球上的小笼包（比橘子还小）。

眼前的BICEP3与一个永恒的问号有关：“我们从哪里来？”“我们到哪里去？”时间起始于宇宙大爆炸。科学家认为紧接著大爆炸就發生的宇宙暴胀，使星球之间的距离不断拉大，超光速的空間膨脹會產生可觀測到的引力波及黑洞。试想几亿年后，如若宇宙暗能量暗物质变迁，从爆胀变转化为萎缩，或将再次发生137亿年前的宇宙大爆炸？南极点望远镜望远镜伴随着哈姆雷特的名言: “生，还是死，这是一个问题。” 让我们都珍惜地球繁荣和平的每一天吧！

EHT：人类首张黑洞照片

在4月10号公布的首张黑洞照片背后，南极点望远镜是“事件视界望远镜（EHT）的创始领军者。EHT以观测星系特大质量黑洞中心为主要目标，以甚长基线干涉技术（VLBI）结合世界各地射电望远镜同时观测“事件视界”，借此检验爱因斯坦广义相对论在黑洞附近强重力场下产生的吸积盘及喷流。这次国际合作由智利、南极点、夏威夷、墨西哥、西班牙等八个地面射电望远镜组成，口径等于整个地球直径。中国天文台宣布在未来五年里将获得“事件视界望远镜”成员、夏威夷麦克斯韦望远镜（JCMT）的观测时间。有朋友问我：既然参加了世界六地新闻发布会，为何中国天眼FAST没有参加此次黑洞观测？这与观测主角智利阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列（ALMA）的主体位置有关：中国FAST地处ALMA背面，因而无缘此次观测。中国极地研究中心主任、昆仑站建站领队和首席科学家杨惠根告诉我：“中国将在南极昆仑站建立射电望远镜天文台，并且争取获诺贝尔物理学奖。”他睿智的眼神闪动着真挚豪迈的光芒。我不认为这是天方夜谭。南纬80度的昆仑站位于冰穹A顶点，海拔4087米，比南极点高出近1000米，是地球上最接近宇宙星团的地方，自然条件优于南极点美国科考站。天降大任，我深信杨惠根和中国太空物理科学家的抱负与理想会在不远的未来美梦成真！

我曾于2018年春在报刊上发表了探访中微子感测器和南极点冰立方的《三吻南极点》，绚丽神奇的宇宙，我们都是凡尘微小过客，但远方的梦让我们内心像壮丽的悬日和璀璨的星空。探索探险，总是令人激情澎湃。

黎明时分阿蒙森-斯科特南极站冰立方实验室——世界上最大的中微子探测仪

罗素说过：“只有理解的东西才能更深刻地感受它”。

在南极点，我有幸亲睹了与南极点望远镜比邻、大名鼎鼎的国际合作项目：“冰立方”中微子探测望远镜矩阵（ICT）。可谓“没有最牛，只有更牛”呵！宇宙奥秘令人着迷，我们从孩童时代就乐此不疲了。中微子居然能从南极点冰立方穿越冰层地心抵达北极点后, 再“出窍”游弋宇宙外太空！

耗资2.79亿美元的冰立方由86根装置着5160个传感器的冰洞电缆探测器列阵( AMANDA)组成，冰洞向下延伸至2.5平方公里深度，利用南极纯净的古老坚冰层作巨型“望远镜”，其使命是以地球作过滤器，搜寻穿透地球的迷人美丽的中微子“蓝光”！神秘的中微子在宇宙遥远星系的猛烈相撞中产生，它们能在太空里穿行几十亿光年，携带着我们星系和黑洞诞生的重要信息。为避免大气干扰，冰立方传感器直接瞄准下方，经地心指向北极点！2010年至2012年科学家们共捕获到28个外太空超高能中微子“蓝光”，其能量都超过30万亿电子伏特。2017年9月22日，通过世界上最大的中微子探测器——位于南极点的“冰立方”（IceCube Neutrino Observatory），终于探测到了神秘的 “幽灵粒子” ！此次发现的粒子穿越40亿光年到达南极点科考站！2018年7月12日，美国航天局NASA锁定其来源：它们来自一种高度活跃的椭圆形星系，即所谓的“耀变体”（blazar）其中心内部潜藏着一个巨大的黑洞，释放出的辐射能够直抵地球。也就是说，这种高能宇宙中微子来自银河系之外。马丁天文站冰立方“捕捉”到的中微子辐射源距离地球40亿光年，比4月10日M87黑洞5500万光年竟高出73倍！中微子是宇宙大爆炸（Big Bang）的神秘诠释者，“冰立方中微子探测矩阵”的日本、美国和加拿大科学家共同获得了1987、1997、2002、2015诺贝尔物理学奖！真是太牛了！

2018年7月美国航天局和《科学》杂志宣布中微子探秘最新发现

作者摄于南极点2017.11.27 ：阿蒙森·斯科特科考站长廊陈列诺贝尔物理学奖“战果”：中微子球形探测仪原件

这就是1957年伯德上将创立南极点以来人类探秘宇宙的丰硕成果。这里是最纯净剔透、凝聚着人类卓越“大脑风暴”的冰冻天文台！

（本文编辑朱蕊 内文图片由作者提供）