天文學(xué)家想要“夜觀星象”，光有天時(shí)還不夠，地利條件也重要。

根據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)馬斌團(tuán)隊(duì)7月29日發(fā)表在世界頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》上的一篇論文，南極冰蓋最高點(diǎn)“冰穹A”（Dome A）也許是地球上夜間觀測(cè)恒星最清晰的地方，適合建造天文望遠(yuǎn)鏡。

給望遠(yuǎn)鏡找個(gè)家

以光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡為例，好臺(tái)址要考慮的因素很多。比如，環(huán)境不能太亮，因此要遠(yuǎn)離人煙；熱噪音影響儀器，因此最好寒冷；水汽造成干擾，因此最好干燥；云會(huì)遮擋星光，因此要晴多雨少。

常言道“登高望遠(yuǎn)”，這話放在天文望遠(yuǎn)鏡上也成立，用專業(yè)術(shù)語(yǔ)說(shuō)叫“視寧度”問(wèn)題。大氣分布并不均勻，不同層面上的大氣湍流會(huì)讓光線無(wú)法直線抵達(dá)望遠(yuǎn)鏡——這也是地面上看星星會(huì)“眨眼睛”的原因。為盡量避免星星閃爍影響圖像質(zhì)量，越往高處，上頭的大氣湍流往往越少，視寧度也就小了。

安裝在昆侖站的視寧度測(cè)量望遠(yuǎn)鏡KL-DIMM

正因如此，目前最負(fù)盛名的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（比如 “凱克雙鏡”、“歐洲甚大望遠(yuǎn)鏡”），以及下一代旗艦機(jī)（比如“30米望遠(yuǎn)鏡”、“歐洲極大望遠(yuǎn)鏡”），選址不是在智利的沙漠高地里，就是在夏威夷的高山上。

最后，由于地球是歪著朝向銀河系中心的，導(dǎo)致南半球相比北半球得天獨(dú)厚：能觀測(cè)到的銀河系天體更多。歐洲的天文學(xué)家們，合作起來(lái)專門在智利建了個(gè)“歐洲南方天文臺(tái)”（ESO）。

還有一個(gè)公認(rèn)好評(píng)的地方就是南極。寒冷干燥，遠(yuǎn)離人類噪音，自由大氣湍流較弱，大氣透明度和天空背景都很優(yōu)秀。一些觀測(cè)和理論研究表明，高海拔的南極冰穹是地球上最好的天文臺(tái)址，在某些方面可與空間相媲美。法國(guó)／意大利最早于1975年在冰穹C建站，并逐漸開(kāi)始一系列的科研工作。

要知道，中低緯度地區(qū)最好天文臺(tái)（智利、夏威夷、拉帕馬爾島）的視寧度中值范圍在0.6-0.8角秒，而冰穹C的視寧度中值范圍估計(jì)在0.23-0.36角秒，呈現(xiàn)顯著優(yōu)勢(shì)。

然而，針對(duì)南極內(nèi)陸冰蓋最高點(diǎn)冰穹A，科學(xué)家們此前只測(cè)量過(guò)白天的視寧度數(shù)據(jù)。

冰蓋最高點(diǎn)

冰穹A是個(gè)約60公里×15公里的平臺(tái)，最高海拔4093米。2005年，中國(guó)第21次南極考察隊(duì)在人類歷史上首次到達(dá)南極冰穹Ａ區(qū)域。2009年，中國(guó)在冰穹Ａ區(qū)域建立昆侖站。

自2008年起，中國(guó)天文學(xué)家在冰穹A陸續(xù)安裝了小型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡陣CSTAR和南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3。其中，后者對(duì)2017年引力波事件對(duì)應(yīng)的中子星并和進(jìn)行了有效觀測(cè)。

不過(guò)，相比其冰穹C來(lái)，冰穹A的視寧度是否更勝一籌呢？

為此，中國(guó)第35次南極考察隊(duì)帶去了昆侖視寧度測(cè)量望遠(yuǎn)鏡KL-DIMM，于2019年1月架設(shè)在8米高的定制塔架上。經(jīng)過(guò)2019年4月11日至8月4日的數(shù)據(jù)收集，馬斌團(tuán)隊(duì)報(bào)告了冰穹Ａ的夜間視寧度中值為0.31角秒，最低可達(dá)0.13角秒。冰穹A在8米高位置的觀測(cè)效果比冰穹C在同高度好得多，相當(dāng)于與冰穹C在20米高度的效果。作者團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這是因?yàn)楸稟上方的邊界層較薄，在該位置建造望遠(yuǎn)鏡的難度也更小。

論文結(jié)尾估計(jì)，中國(guó)擬建于冰穹A的2.5米口徑南極昆侖暗宇宙巡天望遠(yuǎn)鏡KDUST，有能力與中緯度地區(qū)的6米級(jí)望遠(yuǎn)鏡一爭(zhēng)高下。