不同天文望远镜合作将攻克不可能的任务

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【大纪元2020年09月06日讯】(大纪元记者张妮编译报导)从所在位置划分,天文望远镜有位于地球表面、位于地球轨道上和位于观测目标天体轨道上至少三种;按照观测的电磁波段又分为无线电波、红外线、可见光、X射线到高能射线很多种,没有哪台望远镜可以同时观测所有波段的信号。

比如位于智利的阿塔卡玛大毫米波阵列(ALMA)是位于地面监测无线电波的射电望远镜韦伯望远镜(James Webb)是即将发射到地球轨道上的太空望远镜。

就像盲人摸象一样,每个望远镜只能看到观测目标的一个层面。

今年在ALMA观测站举行的Planets2020会议上,科学家们起草了一份白皮书,规划未来如何将这些望远镜合作开展研究。

对于太阳系内行星的观测,各国太空机构陆续发射了不少太空船飞到它们的轨道上查看究竟,有的派遣探测车登陆探查。显然这成本很高,而且能够搭载的仪器也很有限,因此在项目规划阶段,考虑带去哪些仪器总是非常困难的决定。如果规划好与地面或地球轨道上望远镜配合使用,就能得到更全面的数据。

位于地面的望远镜一般镜面都很大,可以覆盖无线电波、微波或红外线。红外线信号很有用,一套数据可以揭示观测目标的很多特性,包括压力、温度、分子构成等。

地面望远镜的另一个优势是,可以一次给整个星球成像。飞船上搭载的望远镜一次只能从某一个角度拍摄星球的照片。太空船望远镜和近地望远镜配合,能提供立体的景象。

对木星的探测就是一个成功的合作例子。木星轨道上的朱诺(Juno)探测器发回的数据和地面望远镜相结合,已经是四十多份研究报告的数据基础。

期待的合作

对火星的探索也很值得采用多种望远镜结合的观测方法。不仅在火星轨道上有TGO、MAVEN探测器,科学家还掌控着火星地面的探测车。研究人员考虑,让火星轨道探测器和地面的红外线探测器合作,探索火星大气中甲烷的来源。

火星轨道器提供特定电磁波段优质的二维景象,地面观测台提供的是面向观测台的火星半球的数据,它们相结合,科研人员将得到三维图像。

不过地面望远镜观测还面临一个难题:地球大气中也有甲烷,这会影响火星大气成分的观测数据。但是科学家想到了一个巧妙的办法——选择火星在相对地球以每秒13公里的速度离开(或靠近)的时间点进行观测。这样利用光谱的红移(或蓝移)效应,就可以区分出代表火星大气中甲烷成分的光谱数据。

另一个期待合作的观测目标是土卫六。又称为泰坦(Titan),它是一颗比水星还大的奇特的卫星。它有一个很厚的大气层,是太阳系内唯一一颗有大气层的卫星。

土卫六以其富含碳氢化合物的河流、拥有基于甲烷和乙烷的循环系统等多个神秘的特点,成为近年来研究热点。NASA将在2034年派遣蜻蜓(Dragonfly)探测器登陆进行考察。

这个项目也列入了白皮书作为候选合作项目之一。

蜻蜓探测器将搭载质谱仪,能够探测到远程探测不到的大气内分子成分,而地面望远镜可以提供当时同步的大气整体情况。科学家目标通过结合观测,探查土卫六上面的有机化合物。

这次会议的主办方——ALMA观测站对于观测有机复合物很有优势,还能为观测目标详细绘图。而且,ALMA的操作人员已经对土卫六相当熟悉。

ALMA团队表示,他们所有的观测数据,最终都将免费公诸于众。不过他们特别强调,所有的合作最重要的是控制观测时间上的同步,这样得到的数据才最有价值。

其实,在各个观测站已有的海量存档中,如果科学家花精力去寻找,能够找到一些相同时间点的观测数据,但是,通过未来有针对性的观测合作,更能发现外星世界奇异的特性——完成单个望远镜不可能完成的任务。◇

责任编辑:朱涵儒

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