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天文學也是考古學?!

摘要"

有兩件讓人覺得奇怪的科學觀念,雖說是奇怪但卻屬似非而是(paradox)的事實。
第一件、望遠鏡與顯微鏡是同一回事。一般人的印象中,這兩種科學用具感覺上好像是功能相反的儀器,但事實上不然。望遠鏡是把遠處之物放大後拉近來看個清楚,而顯微鏡則是把近處之物拉近來看更清楚。兩者的差別只是前者用來看遠處之物,而後者是用來看近處之物。兩者的功能完全一樣,都是用來放大我們想觀察的物品。

第二件、天文學與考古學是同一回事。這兩種學問看似風馬牛不相及之事,在大學機構裡也是不相干的兩個系,況且一者為理工學問、另一者為人文學問,怎麼會是同一回事呢?先以一件事實來作說明。2022年3月天文學界傳來一件令人興奮的消息,哈伯太空望遠鏡觀測到史上最遙遠的恆星(命名Earendel,晨星之意) ,這個巨大恆星距離地球129億光年,也就是在宇宙大爆炸後不久的最初約8億年左右所形成。這件撿到寶的事實,不就類似於未來有一天我們聽到考古學家挖到了46億前地球形成不久之後6億年所遺留下來的古微生物化石一樣的興奮嗎?只不過,前者是在太空裡挖、後者是在地球地裡挖。還有,前者是用望遠鏡觀察,而後者是用顯微鏡細瞧。這兩件奇怪的觀念,居然連在一起了。
談起了太空望遠鏡,不能不提到目前正在太空幫人類觀測宇宙諸般的哈伯太空望遠鏡。這個全名為Hubble Space Telescope(HST),是為了紀念美國太空學家Edwin Hubble而命名。HST於1990年4月24日發射,它的軌道高度559公里,繞地球一周的周期為96~97分鐘,屬低軌道太空物體,但是比一般的人造衛星稍微高一些,所以較一般衛星的90分鐘周期也稍微長一些。
由於HST位於地球大氣層之上,不受大氣湍流的擾動,視相度極佳。它比地球上的任何太空望遠鏡,都能發揮出絕佳的觀測功能,屬太空觀測史上一次革命性的跳躍進步。
HST原本的計劃除役年限為2030~2040年,但是由於太空環境的苛刻程度不是人類所能完全掌握,因此自1990年發射以來,各項毛病多次出現,有時陀螺儀故障、有時電腦出事,多次勞煩太空人前往搶修或置換零件等。如今已獻身三十餘年,雖然仍能工作,但已顯得老態龍鍾,它的管理者NASA(美國太空總署)與EST(歐洲太空總署)為此提心吊膽煩惱不已。
天文學者們早已瞭解把人造物體放在太空裡運作,絕無法如在地面上運作一樣容易掌握,因此早在三十年前美國與歐洲的太空總署拉攏了加拿大太空總署,共同出錢出力發展下一代的太空望遠鏡。其間,經過經費與技術的多項問題挑戰,原本預定2007年發射的計畫一直延遲,經費也從5億美元膨脹到100億美元。
一直到2021年12月25日(聖誕節),韋伯太空望遠鏡終於發射升空。其後,必須經過軌道調整、元件歸位、精度對準等等340個關鍵步驟均萬無一失的結果,才能正式睜開「宇宙之眼」展開預定的艱辛工作。(截至2022年5月,各項步驟皆無閃失,並已傳回一張試拍的清晰探測照片。6月初傳來消息,18片鏡片中之一片遭到太空微小隕石撞擊,這是自升空後的第五次遭受撞擊,也是最大的一次。目前科學家們正在進行重新調整失準的鏡片。)
韋伯太空望遠鏡的名稱James Webb Space Telescope, JWST,是用來紀念NASA第二任署長James Webb,命名的過程雖有雜音,但是出大錢的單位擁有命名權屬天經地義,大家也無話可說。
JWST雖花了一大把鈔票,但是也的確創造了另一個更革命性的進步。它提供了比哈伯兄更高強的紅外線解析度和靈敏度,可觀測到比哈伯所能觀測到的星體更暗到100倍。所以能夠觀察到極遠端的微弱星體,目標之一也放在137億年前宇宙剛剛發生大霹靂(Big Bang)之後頭一個10億年的詳細情景。這一個工作也正是文前所提及的太空考古工作,人類充滿了好奇,想去瞭解宇宙的最早期到底星球如何形成或者暗黑物質如何產生等等古早古早的太空歷史。就此,韋伯太空望遠鏡正要開始幫助人類去挖掘這一段前所未有的考古工作,科學家們正拭目以待。
JWST能夠達到如此神奇功能的最大原因有三項。

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