诺贝尔物理学奖凸显了南极洲在探索宇宙过程中的作用
新闻台署名 来源：新华社、《黎明报》、《阿拉伯新闻》、阿纳多卢通讯社与《分钟镜报》。由 GSRRA 编辑部翻译并节选。
月亮从南极“冰立方”中微子观测站后方升起。 图片来源：艾丽西亚·法托里尼，IceCube/美国国家科学基金会当比利时裔美国粒子物理学家弗朗西斯·哈尔岑因“对IceCube中微子观测站以及发现天体物理起源的高能中微子所作出的决定性贡献”而荣获2026年诺贝尔物理学奖时， 这一消息让人想起，一个多世纪以来，科学家们一直将南极的环境视为通往地球以外世界的窗口。南极为科学家们提供了一种无需离开地球就能探索和研究地球以外世界的途径。南极各种严酷而充满挑战的环境，已成为面向月球、火星及更远深空的设备测试场。 其冰层中保存着来自地外源头的陨石。而且，这里是地球上观测宇宙的最佳地点之一。南极洲作为地外环境般的场所 自20世纪初以来，科学家们就一直将南极环境与地球以外的环境进行类比。 1901年，澳大利亚物理学家路易斯·伯纳奇将身处南极的体验比作他所设想的月球景象：“头顶是一个死一般的寂静世界，脚下也是一个死一般的寂静世界。”“精神号”火星车在前往火星之前曾在南极停留数月，并拍摄了这张麦克默多干谷的照片。图片来源：NASA/JPL 到20世纪中叶，南极环境经常被用作地外世界的近似模型。 美国宇航局（NASA）官员们前往南极，“因为这是地球上最接近月球环境的场所”，正如其中一位官员恩斯特·斯图林格（Ernst Stuhlinger）在1968年所言。 为筹备1975至1976年的“维京”号火星任务，数位微生物学家在麦克默多干谷开展了研究，他们坚信南极洲的这一地区与火星极为相似。此类研究一直持续至今。 科学家们持续在南极测试为太空探索研发的技术，包括航天服、机器人和食品生产设施，希望在南极环境中的成功能转化为在更极端太空环境中的成功。 同样，科学家们通过对南极工作人员的研究，深入探索了长期隔离的心理影响以及高压环境下的小组动态——这也是太空探索的另一个关键方面。1967年的《外层空间条约》甚至以1959年的《南极条约》为蓝本，确立了各国在如何共享科学研究专用区域方面的共识。 尽管一些批评者认为南极的条件与外层空间差异太大，无法作为其地球上的替代环境，但将南极视为太空探索的实践或训练场这一构想，对于科学家和公众而言，依然是激发想象力的沃土。 1912年在冰层表面发现的一块岩石是南极洲发现的首颗陨石。图片来源：澳大利亚南极计划 与超过10万名订阅者一起探索科学、技术和太空领域的最新动态，他们每天都依赖Phys.org获取深度见解。 订阅我们的免费通讯，每日或每周获取有关重要突破、创新和研究的最新动态。 冰盖与陨石 南极陨石使科学家无需离开地球，就能接触到来自月球、火星乃至更远天体的物质。由地质学家道格拉斯·莫森（Douglas Mawson）率领的1911–1914年澳大拉西亚南极考察队的队员们，采集到了南极洲发现的首块陨石。 南极现代陨石科学可追溯至20世纪70年代，此前日本第10次南极考察队于1969年在大和山脉发现了9块陨石。 陨石遍布地球各地，但南极洲的蓝冰区——约占南极表面冰层的1%，且多位于山区——是寻找陨石的最佳地点之一。在这些区域，强劲的下坡风快速向下吹拂，吹走积雪，露出坚硬、半透明的冰层。 深色的陨石与浅蓝色的冰形成鲜明对比，因此很容易被发现。而且，蓝冰区域的陨石浓度异常高，因为来自外太空的岩石要么直接落在地表，要么在冰川运动的搬运下从冰层内部显露出来。 1982年在南极发现的“艾伦山A81005”陨石，是地球上首块经证实来自月球的陨石。图片来源：NASA 1976年，地质学家威廉·卡西迪正式启动了美国在南极搜寻陨石的计划。 该计划最早一批考察队的成员、地质学家乌苏拉·马文认为，南极环境为研究行星地质提供了独特视角：“在等待未来太空任务的同时，我们通过每年前往南极的考察，找到了一种极佳的方式，显著扩展了行星样本的范围。” 这项工作已取得诸多成果，例如发现了首块被正式确认的月球陨石，以及一块来自火星的陨石——1990年代中期，当一些科学家提出该陨石可能含有微生物化石证据时，曾引发媒体的轩然大波。 高耸的山峰与澄澈的天空尽管早年有位物理学家曾抱怨，在南极的天气条件下“进行天文观测”简直“痛苦不堪”，但南极地区开展天文研究已有超过一个世纪的历史。南极冰盖中部地区风力微弱，冬季漫长且黑暗，大气异常澄澈稳定。 这些条件使地球上的仪器能够以异常有利的方式接收来自宇宙的信号。自20世纪90年代以来，南极洲已成为天文学研究的重要中心，部署了各种传感器和望远镜。南极点望远镜利用稀薄干燥的空气和漫长的黑暗期，深入观测外层空间。 图片来源：阿贡国家实验室 2007年，美国开始运行南极点望远镜，该望远镜用于测量宇宙微波背景辐射以及驱动宇宙加速膨胀的暗能量，并于2019年协助拍摄了首张黑洞图像。 此后几年间，由日本、中国、法国和意大利运营的研究站也相继建造了规模日益庞大的光学望远镜，用于观测包括恒星和行星在内的天体。 科学家们还利用南极高原上的其他仪器群——例如最初于20世纪90年代安装的“南极企鹅”（Antarctic PENGUIn）磁力计阵列——来研究极端空间天气事件，并加深对近地空间环境的理解。 在靠近海岸的地区，南极洲还开展着一系列其他天体物理研究项目，例如运行已久的“CosRay”观测站。自1960年起，麦克默多站的一台中子监测仪便开始测量低能宇宙射线——即来自太阳系外的带电粒子。 该项目至今仍在运行，并于2017年迁至附近的韩国科考站。IceCube与诺贝尔奖据其网站介绍，总部位于威斯康星大学的IceCube是一项重大的国际合作项目，涉及“来自14个国家58家机构的450名物理学家”。 该项目始于1987年，当时哈尔岑构思了南极μ子和中微子探测器阵列（简称AMANDA）。该项目旨在测试能否将极地高原的冰作为望远镜的关键组成部分，用于观测中微子。 这些基本粒子于1956年首次被实验探测到，它们在太空中穿行，极少与电子和原子核发生相互作用。“冰立方”项目将一立方公里的南极冰盖转化为一种探测工具，用于捕捉穿地球而过的中微子所产生微弱的光闪。 图片来源：IceCubeAMANDA项目始于1993年，在阿蒙森-斯科特南极点站建造，由677个光学传感器组成，这些传感器部署在19条深埋于极地冰层中的串联线中。 安装这些串列时，先用热水钻孔，将传感器模块下放至冰层中，然后让孔洞重新冻结。传感器等待着这些罕见的时刻——当中微子与质子或中子发生碰撞，产生带电粒子并发出微弱闪光（即切伦科夫辐射）时。 在AMANDA成功探测到中微子后，哈尔岑及其团队于2001年提出将阵列扩展，在约1立方公里的南极冰盖范围内布设传感器。该项目名为“冰立方”（IceCube），最初于2004年至2011年间部署完成。 借助规模更大的探测器阵列，科学家们不仅能够探测到中微子，还能确定其中微子的方向、能量和类型。这使他们能够追溯某些中微子，将其源头追溯到宇宙中遥远的地方。 “冰立方”帮助科学家深入探索有关超新星事件、星系形成、大爆炸、暗物质以及中微子本身性质等问题。 正如哈尔岑和无数其他科学家多年来所发现的那样，南极洲的极端环境是理解宇宙中一些最大谜团的关键窗口。参考链接：- https://phys.org/news/2026-10-physics-nobel-highlights-antarctica-role.html
Zamir Ahmed Awan is the founder and Chair of the Global Silk Route Research Alliance, a think tank in Islamabad. He studied engineering at Shanghai University in the 1980s, and years later he went back to China as Pakistan's science counsellor in Beijing, from 2010 until 2016, working on science and higher education cooperation between the two countries.…
