国家地理杂志／瞄准宇宙黎明
▲在智利阿塔卡玛沙漠的高原，夕阳余晖洒落在组成「阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列」（ALMA）的一部分天线上。（图／国家地理杂志提供）
【撰文：宇德西吉特‧巴塔查尔吉 Yudhijit Bhattacharjee 摄影：戴夫‧尤德 Dave Yoder】
在一个5月早晨，两辆小货车穿过智利阿塔卡玛沙漠中的宁静小镇圣佩德罗，顺着一条泥土路开上山坡。当时是1994年，两辆货车上的五名男子肩负特殊任务：找到地球上最高、最干燥、最平坦的地方。
过去一周半以来他们一直在阿塔卡玛沙漠中探勘其他地点，其中一处位于阿根廷境内。此时他们正依照成员之一，智利天文学家艾尔南‧昆塔纳从智利军队那儿取得的地图，寻找登上查南托高原的路线；海拔5000公尺的这座高原，几乎和圣母峰服务登山客的两座基地营一样高。
由于安地斯山脉形成屏障，阻挡了在东边亚马逊雨林上空聚集的云层进入，而来自西边太平洋的海风吹过寒冷的秘鲁海流（原先称为洪保德海流）上方后，带来的水气也很少，因此阿塔卡玛沙漠是地球上最干燥的地方之一，平均年雨量不到15毫米。这片沙漠地处偏远，空气稀薄干燥不宜人居，却是观察夜空的理想地点，也已经吸引数个大型跨国天文望远镜计划进驻。这些望远镜的目的大多是要观察在可见光波长（光谱中人类肉眼可见的范围）下能看到的宇宙片断。昆塔纳和他的同伴则是为了一种不一样的天文望远镜寻找设置地点，这种望远镜可以看穿遮蔽星系、环绕在恒星周围，并且遍布在广阔星际空间里的尘埃与气体。设计与建造这部望远镜大约需要20年，并且将斥资超过10亿美元。不过，首先他们必须找到理想的地点。
▲这一对距离地球7000万光年的触须星系彼此碰撞的画面，结合了哈伯太空望远镜捕捉到的可见光（蓝色），以及ALMA望远镜的一张测试影像中所拍摄到、前所未见的星际气体涡漩。（图／国家地理杂志提供）宇宙中的星体根据它们的温度高低，散发出的能量波长也各不相同。举例来说，爆炸超新星的温度极高；除了会发出亮度相当于数十亿颗太阳的可见光外，也会释出波长短、能量高的X光与伽马射线，必须透过特殊的天文望远镜才能观测到，例如美国航太总署在太空中的钱卓X射线观测卫星。彗星与小行星则位于能谱中较冷的那一端，释出的红外线波长比人类肉眼及光学望远镜所能看到的还要长。
宇宙中许多区域的温度比彗星与小行星更低。形成恒星的尘埃及气体云，温度都只略高于绝对零度，也就是原子静止不动时的温度。行星也在类似的环境中诞生，由尘埃与气体碎屑在绕行于新生恒星周围的云雾中凝聚而成。1960年代，尝试观测这个「冷宇宙」的天文学家很快就了解到以陆基天线来侦测比红外线波长更长的毫米波及次毫米波有多么困难。他们面临的第一个问题是如何解决大量的大气干扰。可见光穿透地球大气时不太会受到干扰，但毫米波与次毫米波则不同；它们会被水气吸收和扭曲，而水气散发的辐射波长落在能谱中与毫米波及次毫米波相同的波段，导致来自太空的电磁波中混入了地球的杂讯。毫米波与次毫米波所携带的能量也远低于可见光，即使是收讯面积广大的电波碟形天线也只能接收到微弱的讯号。
▲这组由25座天线组成的最后一座天线正运达置放点（图右下），全世界最大、造价最高，达13亿美元的陆基式天文望远镜也即将准备就绪。这项美国、欧洲及日本联合执行的计划将以前所未有的清晰度观测过去我们从未看见过的宇宙区域。（图／国家地理杂志提供）