來(lái)源：中國科技網(wǎng)-科技日報 作者：劉霞 2014年09月28日 00:33
[導讀] 今年，29個(gè)國家在南極洲開(kāi)展科學(xué)研究，這意味著(zhù)從今年10月到明年3月，將有大約800名科學(xué)家和支持人員前往南極洲開(kāi)展夏季考察，其中，僅僅美國就有100多個(gè)研究項目，這些研究項目將對很多關(guān)鍵的問(wèn)題進(jìn)行調查，包括氣候如何變化；宇宙最初始的面貌等。美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站近日為我們列出了需要關(guān)注的七大實(shí)驗。
南極的科學(xué)季又要來(lái)了。南極又要進(jìn)入夏季，世界各地的研究小組也抓緊時(shí)間，在這（相對）溫暖的季節向南進(jìn)發(fā)。開(kāi)展一個(gè)又一個(gè)高大上的實(shí)驗，希望解開(kāi)一些迄今還困擾我們的未解之謎。
值得關(guān)注的南極七大實(shí)驗
南極磷蝦
構建極地觀(guān)測網(wǎng)的傳感器
企鵝
浮游植物采樣
冰立方實(shí)驗室
BICEP2望遠鏡
長(cháng)時(shí)間氣球
1959年12月，12個(gè)國家簽訂《南極條約》并于1961年生效，迄今各國在世界上最偏遠的大陸——南極洲已建有60多個(gè)觀(guān)測站和100多個(gè)考察基地。今年，29個(gè)國家在南極洲開(kāi)展科學(xué)研究，這意味著(zhù)從今年10月到明年3月，將有大約800名科學(xué)家和支持人員前往南極洲開(kāi)展夏季考察，其中，僅僅美國就有100多個(gè)研究項目，這些研究項目將對很多關(guān)鍵的問(wèn)題進(jìn)行調查，包括氣候如何變化；宇宙最初始的面貌等。美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站近日為我們列出了需要關(guān)注的七大實(shí)驗。
海洋中的食物鏈
納撒尼爾·B·帕爾默科考船是一艘281英尺（約86米）的破冰船，其主要負責運送參與AML實(shí)驗的研究人員在海上搜尋兩英寸長(cháng)的甲殼綱動(dòng)物——野生磷蝦。
在南極生活的企鵝、鯨魚(yú)以及人都以野生磷蝦作為食物來(lái)源。盡管對野生磷蝦的研究已經(jīng)進(jìn)行了30年，但生態(tài)學(xué)家們對其過(guò)冬模式仍然知之甚少。AML團隊正在進(jìn)行一項為期5年的研究，希望最終繪制出隱藏于海冰之下的野生磷蝦的分布圖，目前研究已經(jīng)進(jìn)入第三年。這項研究將有助于美國政府對南極洲的磷蝦捕撈業(yè)進(jìn)行管理。
全球海冰融化
嵌入南極洲冰塊內的全球定位系統（GPS）和地震傳感器與位于格陵蘭島上的傳感器一起，編織了一張密實(shí)的極地冰觀(guān)測網(wǎng)（POLENET）。
今年，研究團隊將在另外三個(gè)地點(diǎn)鋪設傳感器，計劃每處鋪設重達3000磅的監控設備。這些設備收集到的數據將幫助地理科學(xué)家們預測，隨著(zhù)南極洲西部的冰面不斷融化，地球的地殼會(huì )如何回升。這一項目或許可以讓科學(xué)家們確定，海冰的不斷融化是否正如其他科學(xué)家們年初時(shí)發(fā)現的那樣，是一個(gè)像脫韁的野馬一樣無(wú)法控制的過(guò)程，以及這種回升是否會(huì )導致地震和火山爆發(fā)。
捕捉飄忽的中微子粒子
數十年來(lái)，天文學(xué)家們一直希望能夠探尋到中微子粒子，這種“神龍見(jiàn)首不見(jiàn)尾”的粒子將有助于科學(xué)家們厘清自然界中的一些神秘現象，比如超新星的工作原理以及暗物質(zhì)的實(shí)質(zhì)。傳統的中微子探測器，比如位于日本的“超級神岡（super-kamiokande）”探測器是水罐，建立在廢棄的礦井之下。而“冰立方中微子天文臺（IceCube）”的大小為超級神岡的2萬(wàn)倍，但成本僅為其2倍。
“冰立方中微子天文臺”是科學(xué)家們迄今設計的最瘋狂的觀(guān)測臺之一，其位于南極洲約2.4公里深的冰層下1立方公里的冰塊內，由86根裝備了傳感器的電纜所組成，每根電纜包含有60個(gè)光學(xué)傳感器，這5160個(gè)傳感器的使命就是搜尋太陽(yáng)系和我們所在的星系外的中微子。
2010年，“冰立方中微子天文臺”竣工，2012年，其發(fā)布了首個(gè)觀(guān)測結論。迄今為止，科學(xué)家們已經(jīng)捕獲到了30多個(gè)中微子。今年，該研究團隊將對去年安裝的計算機進(jìn)行測試，他們希望這臺計算機能使探測器更加自動(dòng)化，而且能發(fā)現宇宙中的中微子源于何處的線(xiàn)索。
“襁褓”宇宙
美國哈佛—史密森天體物理學(xué)中心今年3月17日舉行新聞發(fā)布會(huì )，宣布研究人員利用位于南極的BICEP2（宇宙泛星系偏震背景成像）望遠鏡，觀(guān)測到了宇宙誕生初期急劇膨脹（暴脹）的首個(gè)直接證據。
根據宇宙大爆炸理論，宇宙在大爆炸后不到1秒的時(shí)間里膨脹了1078倍，這一過(guò)程被稱(chēng)為“暴脹期”。大爆炸形成的“最古老的光”穿越漫長(cháng)時(shí)空，成為均勻散布在宇宙空間中的微弱電磁波，仿佛是宇宙的背景，因而被稱(chēng)為“宇宙微波背景輻射”。BICEP2望遠鏡的觀(guān)測對象，便是“宇宙微波背景輻射”這一“大爆炸的遺跡”。
哈佛—史密森天體物理學(xué)中心等機構的物理學(xué)家首次從“宇宙微波背景輻射”中發(fā)現了磁性偏振信號，并經(jīng)過(guò)3年多的分析認為，這種偏振正是大爆炸瞬間產(chǎn)生的“原初引力波”造成的，從而獲得了支持宇宙“暴脹期”理論的最有力證據。美國哈佛大學(xué)理論物理學(xué)家阿維勒布表示，這個(gè)發(fā)現“揭示了宇宙如何開(kāi)始等最根本問(wèn)題”。
但最新研究也引發(fā)了一些科學(xué)家的質(zhì)疑，他們認為需要更多的證據來(lái)證實(shí)或者證偽這一發(fā)現，有鑒于此，科學(xué)家們在南極鋪設了BICEP3。BICEP3擁有的傳感器比其前任多5倍，且觀(guān)測視角為其前任的3倍，它將幫助證實(shí)或者證偽BICEP2提供的研究結論。
黑暗中的微生物
生物學(xué)家們對于那些靠太陽(yáng)生活但在南極洲暗無(wú)天日的冬季也能存活的微生物知之甚少。因此，ALPS研究團隊在兩個(gè)冰雪覆蓋的湖泊內鋪設了傳感器。這些海藻探測器、浮游植物采樣器以及水化學(xué)分析設備可用于全年的數據收集。該研究團隊將于這個(gè)冬天首次獲得第一手的冬季數據。研究結論將幫助天體生物學(xué)家們預測，在冰雪覆蓋的天體，比如木星的衛星“歐羅巴（Europa）”上，是否也有同樣的微生物生存。
隱藏的恒星
因為南極洲位于極地的右邊，在那個(gè)地方，地球混亂的大氣層非常穩定而且可以預測。這就意味著(zhù)，巨大的氣球——有些比球場(chǎng)還要寬、像華盛頓紀念碑（高169米）一樣高的大氣球能夠圍繞南極洲大陸旋轉并最終仍然落到其出發(fā)點(diǎn)附近。這個(gè)季節，“長(cháng)時(shí)間氣球（Long-Duration Ballooning）”研究團隊將使用大約1700磅重的伽馬射線(xiàn)望遠鏡，觀(guān)察由于地球大氣層的阻隔而不可見(jiàn)的恒星。這一技術(shù)提供的研究結論可與利用宇宙飛船進(jìn)行的研究相媲美，但成本要低很多。
企鵝的進(jìn)化
企鵝是一種非常重要的食肉動(dòng)物，它們揭示了南大洋的生態(tài)系統如何適應氣候變化?！捌簌Z科學(xué)（Penguin Science）”研究團隊的科學(xué)家們目前正使用位于南極洲冰面下?lián)碛?.5萬(wàn)年歷史的骨頭和蛋殼以及對活的阿德里企鵝進(jìn)行長(cháng)達15年的研究收集到的數據，描述企鵝對環(huán)境的適應情況。今年，該研究團隊將集中厘清的問(wèn)題是，企鵝的覓食能力究竟是一種后天習得的能力還是遺傳特征以及這種能力是否能隨著(zhù)海冰的融化而繼續保持下去。
[責任編輯：WN101]
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