近几十年来,亘古荒凉的月球表面开始变得不一样。中国和美国都向月球派遣了多款探测器,也计划将宇航员送往月球表面。与此同时,月球正成为热门科研目的地,各国科学家都试图将其打造成史上最尖端的天体物理实验室,这可能实现吗?科学家们将再月球上部署的大型科学实验装置与天文设备,的确有望解开诸多宇宙之谜。一些长期困扰人类的疑问,或将在这片银色荒原找到答案。
通过月球绘制“宇宙黑暗时代”全景图
无线电波是探索遥远宇宙奥秘的关键钥匙。虽然人们能利用各种波长的光观测恒星与星系的“蛛丝马迹”,然而唯有通过无线电波,才能窥见宇宙第一缕曙光诞生前的“宇宙黑暗时代”。此时期为后续星系的形成奠定了基础,而要想解开它的秘密,必须捕捉到宇宙大爆炸约38万年后第一批氢原子释放的光子所携带的信息。
最古老的光子仅以低频无线电波的形式存在。在地球上,它们或被大气层反射,或被人类活动产生的噪音淹没,几乎无法捕捉。而月球背面这片永远背对地球的寂静之地,或许正是观察它们的理想窗口。通过分析这些原始光子的分布,天文学家有望绘制出“宇宙黑暗时代”的全景图。
月球背面的射电望远镜还能捕捉系外行星的极光与磁场信号,这些微弱信息在地球上同样难以分辨。此类研究将帮助科学家理解系外行星的环境,甚至探寻生命存在的可能性。月球还能大幅提升事件视界望远镜(EHT)的观测能力。EHT曾拍摄首张黑洞照片,而月球表面的无线电观测站若与地球望远镜联网,将使其成为更强大的“宇宙之眼”。更高精度的黑洞照片不仅能揭示这些神秘天体的本质,还能进一步验证引力理论。
作为首个月球射电天文实验,NASA的“光电鞘月球表面无线电波观测仪”(ROLSES-1)去年在月球南极附近着陆。尽管其意外倾倒,数据收集能力受限,但仍成功捕捉到来自地球和木星的无线电信号,证明了月球观测的可行性。
“月球表面电磁学实验”(LuSEE Night)将于2026年启动,目标是探测银河系的低频光,向“宇宙黑暗时代”的终极答案更进一步。而NASA的“月球陨石坑射电望远镜”拟在月球背面的陨石坑内架设直径350米至1公里的巨型网状天线。若成功,它将成为人类历史上最大的射电接收器之一,凭借它可以听到古老宇宙的“喃喃低语”。