這聽起來像是儒勒·凡爾納故事的開端:月球上一個足球場大小的銀色液體池,收集來自宇宙最古老星系的微弱光線。儘管距離建造這樣的東西還有數年時間,但研究人員表示,他們已經朝著月球望遠鏡邁出了第一步,他們在一種所謂的離子液體小盤上鋪設了一層光滑的銀塗層。離子液體類似於液態食鹽,不會蒸發,並且在月球上發現的寒冷溫度下仍保持液態。
加拿大魁北克省拉瓦爾大學的天體物理學家埃爾曼諾·博拉表示,新增銀襯裡後,塗層液體也變得高度反光——滿足了月球液體鏡面望遠鏡的標準。這種鍍銀液體的反射率為80%,低於月球望遠鏡所需的95%或更高,並且在遠高於130開爾文(零下225華氏度)的月球溫度下就會凍結。然而,作為液體鏡面長期倡導者的博拉表示,與成功鍍上銀塗層相比,這些小問題是次要的。“這完全不是一件顯而易見可以做到的事,”他反思道。“這聽起來有點瘋狂。”
月基液體望遠鏡的想法備受爭議,但它可以幫助天文學家解決建造更強大的望遠鏡的核心問題——需要更大的聚焦鏡。哈勃太空望遠鏡有一個2.4米(94英寸)寬的鏡面,而其擬議的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將擁有一個6.5米的鏡面。最大的鏡面位於夏威夷凱克天文臺的雙望遠鏡中,每個鏡面的直徑為10米。
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但是,天文學家需要一個寬達100米,或一個足球場長度的鏡面,才能觀測到誕生於近130億年前的星系,那時宇宙只有10億歲。博拉說,將如此巨大的物體送入太空將是一項巨大的工程。“有了液體鏡面,”他指出,“基本上你可以用罐子攜帶它。”在一個大盤子裡旋轉液體會使其像隕石坑一樣彎曲,並將光線聚焦成清晰的影像。
研究人員已經在地球上用汞製造了一些液體望遠鏡[見上方圖片],但博拉說,它們吸收了太多光線,無法聚焦古代天體的微弱影像。為了尋找更閃亮的版本,他和同事讓銀蒸氣聚集在離子液體的盤子上,形成了一個30奈米厚的薄層。該研究小組在今天線上發表在《自然》雜誌上的一篇論文中報告稱,雖然這種液體在冷卻到175開爾文(零下144華氏度)以下時會凍結,但還有許多其他離子液體可以嘗試。
哥倫比亞大學的天體物理學家阿林·克羅茨說,研究人員距離能夠建造月球液體望遠鏡,更不用說將其送入太空,還有幾十年的時間,但這個概念已經有了強烈的反對者,他們更希望未來的望遠鏡留在太空。克羅茨曾研究過液體望遠鏡。
與普通望遠鏡不同,液體望遠鏡只能指向一個方向。克羅茨說,月球版本還不得不應對灰塵在其表面形成斑點以及月球的干擾光芒。“有些人認為這就像你[會]花費所有這些錢去[月球],然後你卻半途毀壞了它,”他說。
克羅茨同意這個想法是有風險的,但表示值得追求。考慮到它可以探測到的微弱影像,他說,“這將是革命性的。”