在“干极”阿塔卡马沙漠摘星

通往天文台的道路蜿蜒穿过干旱的红色阿塔卡马荒原。

阿塔卡马沙漠被认为是地球上最像火星的地方之一，平均年降水量不足5厘米，是全世界除两极之外最干燥的地区，被人们称为“世界干极”。 有研究称，在这里的某些地方，甚至连细菌都活不下去。然而就在这样看似极度荒芜的世界角落，却是观星的天堂。

世界上最干旱的角落

为何仅一山之隔的亚马孙平原遍布热带雨林，这里离海岸不远，却如此干燥？这是因为带着水汽的大西洋暖湿气流会被高大的安第斯山脉阻拦，阿塔卡马沙漠的西部又有强大的秘鲁寒流经过，产生减温减湿的影响，而这里常年盛行的东南信风又是从大陆吹向海洋，无法为大陆带来水汽。加之这里地处低纬度，全年受副热带高气压带控制，气温高且蒸发量大，盛行的下沉气流使空气变得非常干燥。

但这干极之上，却有着全世界最大的天文观测区，一架架望远镜仰望苍穹，参悟着宇宙古往今来的密码。

1962年，为寻找欧南台台址而奔忙的科学家们。

罕见的降雨过后，阿塔卡马沙漠绽开绵延几公里的艳丽花朵。

出发，到南半球去！

第二次世界大战后，美国登上了天文学研究领域的巅峰，不服气的欧洲天文学家决定联合起来在南半球建立一个天文台，因为当时天文界对南天的观测不够充分。在南非3个世纪以来的天文观测经历也让他们认识到，那里的观测条件远远超过欧洲，所以一开始，他们把目光放在了南非的沙漠中。

无论是稠密的大气还是大气中的水分子，都会让望远镜接收到的星光出现衰减，所以天文台的选址不只要足够黑暗，也要高、要干，更要晴天多。还要大气足够稳定，以保证足够的视宁度，严格控制星光受空气流动影响而发生的弯折和抖动幅度。

曾任汉堡大学天文系主任的海克曼从他同样忙着给天文台选址的美国学生那里听说，安第斯山脉脚下的智利，无论是视宁度、夜间温度变化幅度、晴夜数等，都比南非更有优势。

日全食下的天文观测区。

于是，欧洲南方天文台（简称欧南台，缩写为ESO）的筹建者们开着破旧的吉普车进了阿塔卡马沙漠，最终确认拉西拉山作为台址（La Silla，西班牙语意为鞍状山）。接下来，欧南台从智利政府那里买下了一块以拉西拉山为中心的800平方公里的土地，智利政府仅象征性地收取了8000美元。很快，这里成了世界三大天文台址之一——另两个分别在夏威夷的莫纳克亚山和大西洋上的加纳利群岛。

和莫纳克亚山相比，阿塔卡马沙漠中的天文台站分布更广。欧南台由南到北先后建成了拉西拉天文台、帕瑞纳天文台（Paranal Observatory）、查南托天文台（Chajnantor Observatory），横跨5个纬度。3个天文台不但越修越远，而且越修越高，从2400米一路攀升到5080米。

如今，欧南台的合作方有16个欧洲国家，真正整合了欧洲的天文观测力量，除此之外还有巴西和智利。

欧南台的望远镜们

拉西拉天文台的第一批设备是仅仅1米量级的中小口径望远镜。1976年投入使用的3.6米望远镜，才标志着欧南台真正形成“战斗力”。现在，拉西拉观测站已经拥有20多台天文望远镜，被称为“望远镜公园”。

欧南台目前最大的望远镜在拉西拉天文台以北600公里的帕瑞纳天文台。这里的空气非常干净，能见度极好，一年当中有350个晴天可以进行观测，方圆几公里内没有城镇和村庄。

银河与甚大望远镜遥相辉映。

俯瞰甚大望远镜。

1987年12月8日，欧南台当时的8个成员国一致决定，要建成一个“非常大”的望远镜（Very Large Telescope），后来我们把它翻译为甚大望远镜（VLT）。名字看似随性，但它的性能可不一般，它是4架口径8.2米的望远镜以及4台口径1.8米的可移动辅助望远镜的组合。当它们处于“合体”工作状态时，聚光能力相当于一台口径16米的望远镜，超越了之前世界上最大的单体望远镜凯克Ⅰ和凯克Ⅱ望远镜（口径10米）。其聚光能力比凯克望远镜高2.5倍。角分辨率可达0.0005弧秒，这意味着可以分辨64万公里远处的轿车的两个前车灯。

甚大望远镜的每个主镜镜片重22吨，外形为新月形，为了保证镜片在不同的位置、风力、温度的情况下都不会变形，望远镜由150个用计算机控制的支撑点来调节镜面，使其能够永远保持所需要的理想形状，这一技术就是所谓的“主动光学系统”。另外，它还装备了“自适应光学系统”，用以消除大气引起的星像抖动。

为了尊重原住民的文化，4架望远镜的名字来自当地土语，名为Antu（太阳）、Kueyen（月亮）、Melipal（南十字）和Yepun（金星）。最后建成的“金星”，也是主镜质量最好的一架，其表面精度达到了8.5纳米。人类验证爱因斯坦广义相对论预测的黑洞周围强引力场中恒星的运动轨迹，以及人类拍摄第一张系外行星照片，都离不开它的贡献。

接下来，阿塔卡马沙漠又在2013年迎来了阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波天线阵（ALMA），它由美国、欧盟和日本联合建造，历时15年，耗资超过 10亿欧元，位于位置更靠北的查南托天文台，其所在地海拔不但是最高的，且湿度很低，为亚毫米和中红外天文观测创造了绝佳的条件，也正是如此，它也在人类拍摄第一张黑洞照片时发挥了不可替代的作用。

与我们之前介绍过的阿雷西博不同，它更有群狼战术的范儿：ALMA由66 个口径为7米和12米、平均造价在1000万美元以上的高精度大型射电望远镜组成，远远看上去就像一个个太阳灶，相比之下阿雷西博的直径仅有305米。它的660 多个接收器灵敏度极高，如果将组成ALMA的射电望远镜任意选择一架放在我国的最北方漠河，它可以听到海南三亚一枚硬币落地的响动。

地表最大的光学望远镜

正是因为良好的观测条件，地面天文项目的投资正在源源不断地涌入这片不毛之地，2014年，一架空前的“极大望远镜”（ELT）在帕瑞纳天文台20公里外一个3046米高的山顶安家。

这是一个空前的巨无霸，圆顶宽80米，最大直径88米，望远镜可移动质量高达3000吨，穹顶总质量5000吨，这在全世界光学望远镜大家庭里堪称空前。

它通过5块不同的镜片分别执行收集、反射和校正光线任务，最后在接收终端成像，其中最大的主镜由798个厚5厘米、宽1.4米的六边形镜片拼接而成，直径达到了惊人的39.3米。其他4块镜片中，很特别的一个，是直径2.4米的自适应光学镜面，这是一块只有2毫米厚的柔性镜面，相当于一枚一元硬币，但却配备有超过5000个驱动器，每秒能做出1000次调整，精度达到几十纳米，用于改变镜面形状，以校正大气湍流造成的成像失真。

预计于2028年投入使用的它将成为地表最大的光学望远镜，它将能使人类探索宇宙中更远的物体，比如宇宙中第一个星系的光，同时也使我们能够以无与伦比的分辨率来探索天体，包括直接对系外行星进行成像等。

阿塔卡马型毫米波/亚毫米波天线阵。人类拍摄的第一张黑洞照片，它起到了至关重要的作用。

黑洞

大型天文望远镜的未来

由于莫纳克亚山建设大望远镜的空间严重受限，全球大多数大型望远镜都建在智利，有说法称，2024年，这片沙漠将接纳70%以上全球地面天文观测项目的投资。现在的阿塔卡马沙漠，除了欧南台的3个大型天文台外，美国等国家也在这里修建了多座天文台。

双子座天文望远镜，由两个设计完全一致、口径8.1米的望远镜组成，其中的“北双子”建在莫纳克亚山顶，而“南双子”就在阿塔卡马沙漠。拥有世界上最强大光学相机的大型综合巡天望远镜（LSST）也将在这里落成，其像素高达32亿，每夜巡天获取的2000幅图像，约120TB的原始数据。等效口径25.4米的巨型麦哲伦望远镜也已经开始建设……

在距ELT仅30公里处的文特峰，正在建设中的中科院南美天文中心文特峰观测台站已初具雏形。

阿塔卡马虽然是世界干极，但大雨过后，沙漠中也会绽开艳丽的花朵，这里的一架架望远镜，也将摘下宇宙中最美丽的花朵。

（责编：刘婕）

阿塔卡马沙漠是南美洲西海岸中部一片超10万平方公里的沙漠，跨越智利、秘鲁、玻利维亚和阿根廷，主体在智利境内，南北长一千多公里，东西宽百余公里，从太平洋海岸一直延伸到安第斯山脉西麓。