國家地理雜誌／瞄準宇宙黎明

2014/4/17   (6837)   原稿來源: http://www.ettoday.net/news/20

在一個5月早晨，兩輛小貨車穿過智利阿塔卡瑪沙漠中的寧靜小鎮聖佩德羅，順著一條泥土路開上山坡。當時是1994年，兩輛貨車上的五名男子肩負特殊任務：找到地球上最高、最乾燥、最平坦的地方。

過去一週半以來他們一直在阿塔卡瑪沙漠中探勘其他地點，其中一處位於阿根廷境內。此時他們正依照成員之一，智利天文學家艾爾南‧昆塔納從智利軍隊那兒取得的地圖，尋找登上查南托高原的路線；海拔5000公尺的這座高原，幾乎和聖母峰服務登山客的兩座基地營一樣高。

由於安地斯山脈形成屏障，阻擋了在東邊亞馬遜雨林上空聚集的雲層進入，而來自西邊太平洋的海風吹過寒冷的祕魯海流（原先稱為洪保德海流）上方後，帶來的水氣也很少，因此阿塔卡瑪沙漠是地球上最乾燥的地方之一，平均年雨量不到15毫米。這片沙漠地處偏遠，空氣稀薄乾燥不宜人居，卻是觀察夜空的理想地點，也已經吸引數個大型跨國天文望遠鏡計畫進駐。這些望遠鏡的目的大多是要觀察在可見光波長（光譜中人類肉眼可見的範圍）下能看到的宇宙片斷。昆塔納和他的同伴則是為了一種不一樣的天文望遠鏡尋找設置地點，這種望遠鏡可以看穿遮蔽星系、環繞在恆星周圍，並且遍布在廣闊星際空間裡的塵埃與氣體。設計與建造這部望遠鏡大約需要20年，並且將斥資超過10億美元。
不過，首先他們必須找到理想的地點。


宇宙中的星體根據它們的溫度高低，散發出的能量波長也各不相同。舉例來說，爆炸超新星的溫度極高；除了會發出亮度相當於數十億顆太陽的可見光外，也會釋出波長短、能量高的X光與伽馬射線，必須透過特殊的天文望遠鏡才能觀測到，例如美國航太總署在太空中的錢卓X射線觀測衛星。彗星與小行星則位於能譜中較冷的那一端，釋出的紅外線波長比人類肉眼及光學望遠鏡所能看到的還要長。

宇宙中許多區域的溫度比彗星與小行星更低。形成恆星的塵埃及氣體雲，溫度都只略高於絕對零度，也就是原子靜止不動時的溫度。行星也在類似的環境中誕生，由塵埃與氣體碎屑在繞行於新生恆星周圍的雲霧中凝聚而成。
1960年代，嘗試觀測這個「冷宇宙」的天文學家很快就了解到以陸基天線來偵測比紅外線波長更長的毫米波及次毫米波有多麼困難。他們面臨的第一個問題是如何解決大量的大氣干擾。可見光穿透地球大氣時不太會受到干擾，但毫米波與次毫米波則不同；它們會被水氣吸收和扭曲，而水氣散發的輻射波長落在能譜中與毫米波及次毫米波相同的波段，導致來自太空的電磁波中混入了地球的雜訊。毫米波與次毫米波所攜帶的能量也遠低於可見光，即使是收訊面積廣大的電波碟形天線也只能接收到微弱的訊號。