摘要：在浩渺宇宙中，人类虽渺小如沧海一粟，但思想与探索的力量却能跨越时空，抵达无垠之境。宇宙中充满了无尽的神秘与未知，而正是这些未知，宛如明亮的火炬，照亮了人类不断求索的道路。
在浩渺宇宙中，人类虽渺小如沧海一粟，但思想与探索的力量却能跨越时空，抵达无垠之境。宇宙中充满了无尽的神秘与未知，而正是这些未知，宛如明亮的火炬，照亮了人类不断求索的道路。
曾经，我们试图通过无尽黑洞去实现星际穿越，而通过中国科学院国家天文台研究员苟利军的黑洞研究，寰宇的不朽似乎有迹可循；通过中国航天局深空探测实验室研究员罗文涛的行星科普，一幅在行星降临地球前科学防御的图景徐徐铺展；通过中国著名陨石收藏家张勃的陨石探察，一封封地外的来信把无垠的讯息带到我们的身边......行至宇宙，让我们继续探索属于生命的奇迹。
01 从星际穿越到无尽黑洞
黑洞，是人们先前尚未涉足的，但一直抱有某种幻想，这种幻想似乎引领着人类探索关于认知的边界。“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”面对宇宙的追问，苟利军像其他科学家一般，怀着自己的审慎的态度，步履不停。
超大质量黑洞艺术家想象图 图片来源：NASA/JPL-Caltech
2014年，电影《星际穿越》震撼全球，“巨人黑洞”以大荧幕的方式与大众见面，当苟利军在电影院第一次看到黑洞的影像时，他欣喜若狂——尽管研究黑洞数十年，但那是首次“看到”它的模样。
后来，电影中的科学预言在现实中接连应验。比如，2019，事件视界望远镜（EHT）发布首张黑洞照片（M87星系中心），这是全世界的人第一次目睹黑洞真容。
2019年的黑洞的第一幅照片：M87
关于黑洞的理论，也许对于我们非专业人士来讲比较晦涩，但苟利军总是以一种幽默的比喻来灵巧化解此难题。他将黑洞比喻成宇宙中的貔貅，只进不出，描述它只需要三个参数——质量、角动量和电荷，即“三毛定律”。
黑洞的奇妙特性不止于此，苟利军还通过动画演示了黑洞的奇妙特性，比如“时间膨胀”，顾名思义就是靠近黑洞的地方时间流逝极慢，在电影《星际穿越》中，米勒星球上的1小时相当于外界的21年，这一夸张的设定虽看似科幻，却有着坚实的科学依据。仔细一想，咱先人早就明白“天上一日，地上一年”的道理！
导航卫星的时间变慢效应
这个时候就有人问了：黑洞既然是黑的，那么我们是如何“看”到它的？黑洞的探测手段多样且先进。X射线望远镜能够捕捉黑洞吸积盘发出的高能辐射，射电阵列则能绘制出黑洞的阴影，而引力波探测器更是能“监听”到黑洞碰撞时产生的时空涟漪。这些技术如同拼图的碎片，逐步拼凑出黑洞的完整图景。
美国钱德拉X射线太空望远镜
苟利军的黑洞研究，是踏着前人的步伐推进着的。根据质量，黑洞分为三类：恒星质量黑洞（如天鹅座X1，质量约为21倍太阳），诞生于大质量恒星死亡时的坍缩；超大质量黑洞（如银河系中心的“人马座A*”，质量达400万倍太阳），潜伏于星系核心，主宰星系演化；介于二者间的中等质量黑洞则可能是黑洞合并的“中间产物”。此外，理论预言宇宙初期可能存在原初黑洞，但它们的踪迹仍是未解之谜。
第一个黑洞：天鹅座X-1(1964年) 距离：7240光年 重量：21个太阳
黑洞的研究看似与我们的日常生活很遥远，实则大有所为。广义相对论修正了GPS的计时误差，让导航精确到米级；引力波探测技术可能未来用于地震预警。对于黑洞研究，从爱因斯坦的理论推演到如今的黑洞照片，这一历程不仅是科学积累的成果，更是人类探索精神的体现。
美国引力波激光天文台对引力波信号的观测和分析结果
当一张银河系全景图铺陈在你面前时，只觉得黑洞不过是冰山一角，还有许多的未知等待着去探索。苟利军在提及关于黑洞的探索时，满是热忱。或许有一天，人类能解开虫洞之谜，实现真正的星际穿越——而这一切，始于今天我们对黑洞的好奇。
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中国国家地理大讲堂
第761位讲师
苟利军
中国科学院
国家天文台研究员
中国科学院国家天文台研究员、中国科学院大学天文学教授，《中国国家天文》杂志执行总编，北京天文学会副理事长。主要研究方向为高能天体物理，包括黑洞及引力波。在《Science》等期刊发表SCI论文60余篇。翻译过多部科普图书，进行科普报告百余场，并创作30余篇科普文章。先后获得中国侨界个人贡献奖，国家图书馆“文津奖”、国家优秀科普图书奖、中国科教影视“科蕾杯”短视频一等奖，及中国科学院多个科普奖项。曾担任《流浪地球2》电影的天文学顾问。
02 当行星防御走进现实
据说，有一颗小行星预计在七八年后与地球交汇？但撞击率不过1%，大家无需过于担心。来自深空探测实验室的罗文涛，为大家揭开了那些关于行星的“难言之隐”。
ATLAS望远镜发现2024 YR4（绿圈所示）时拍摄的照片 图源/ATLAS
什么样的小行星具有危险性呢？罗文涛将小行星按照撞击风险和破坏性进行了分类。其中，最不具有危险性的是流星雨和火流星，即直径15米以下，通常在大气层中烧毁的行星，也就是我们时常为之许愿、祈福的行星。
而直径20米的行星可能会在大气层中发生空爆，但影响较小；不过，直径50米的行星就可能造成局部范围的破坏了，比如1908年俄罗斯通古斯大爆炸，破坏面积达3000平方公里。设若是直径为10千米的行星撞击地球，那就可能引发全球性物种灭绝了，比如恐龙灭绝的一个猜想，就出自于此。
既然行星具有危险性，那么也有与之对应的防御策略。提前监测和拦截是必要的，而不是等到撞击瞬间去解决，其中，动能撞击是主要手段之一。然而，我们真正的防御手段并非像科幻小说写的那般粗糙、暴力，而是有完备的体系和精确的考量。比如，我们国家在“十四五”期间实施的小行星防御演示验证任务，就是评估人类对小行星防御的能力。
对于行星的观测与监测，必然是行星防御中不可或缺的环节。在中科院紫金山天文台，有1米级望远镜，在海拔4200米的青海冷湖，有墨子巡天望远镜。之所以将望远镜建在海拔如此高的地方，是因为越高的地方，大气越稀薄，观测受到大气扰动的影响越小。2023年10月，冷湖望远镜发现了两颗新小行星，即2023 WX1和2023 WB2。对遥远行星的探索，永远是无所止境的。
墨子2.5米大视场巡天望远镜
倘若我们不是以地球的视角观望宇宙，而是从外太空的视角回望地球，会发生怎样的变化？罗文涛引用卡尔·萨根的名言：“Look again at dot. That’s here.That’s home.That’s us.”（再看看那个小点，那就是我们的家园。）地球在宇宙中自然是渺小而脆弱的，而对第二个家园的寻找是为了应对地球可能面临的灾难。
NASA绘制的有关系外行星可能性的示意图 图源：NASA/JPL-Caltech
罗文涛列举出关于寻找类地行星的方法，比如凌星法，即通过恒星亮度的周期性变化来发现行星，当行星从恒星前方经过时，恒星的亮度会短暂变暗；比如光变曲线，即通过分析恒星亮度变化的规律，判断是否存在行星。除了这些方法外，寻找行星还需要相关项目与设备，不乏有中国巡天望远镜（CSST）、大口径望远镜之类的，它们都是我们探索路途上的基石。
詹姆斯·韦伯空间望远镜
生命，是我们所歌颂的，无论是地球内的一花一木，亦或是浩瀚宇宙中的其他生命，都是我们孜孜以求的。罗文涛将那个距离我们分外遥远的世界拉入视线内，无论我们是否与之交汇，都应当怀有一种幻想，去不断地探索。
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第762位讲师
罗文涛
中国航天局
深空探测实验室研究员
2014年毕业于中国科学院研究生院，获得博士学位。随后分别在卡耐基梅隆大学，上海交通大学以及东京大学从事博士后工作。2021年5月被聘为中国科学技术大学天文学系特任研究员。2022年12月，当选为合肥市天文学会第一届理事会副理事长。2023年7月加入中国航天局深空探测实验室，任研究员。主要研究方向是利用弱引力透镜探测暗物质在宇宙中分布。
03 陨石，宇宙的信使
陨石如同宇宙派来的神秘信使，既是承载星际奥秘的实物证据，又常在不经意间开启人生的奇妙际遇。对于张勃而言，这些天外来客便是他开启宇宙探索的钥匙。
2009年，在海南环岛骑行的张勃偶遇一颗发亮的火球，照亮着整个海岸，巨大的欣喜感驱使着他开始关注陨石的动向。2014年，撒哈拉沙漠的一块陨石成为他人生新的里程碑，至此，亚洲、欧洲、非洲、北美洲、南美洲和大洋洲，都成为他的涉足之地。
张勃在撒哈拉沙漠寻找陨石
在正式踏上寻找陨石之路前，还需要对陨石做基本的了解。其实，大部分的陨石来自火星和木星之间的小行星带，这些小行星便是太阳系形成时遗留的碎片，而少部分陨石来自木星轨道之外的特定的天体，如火星、月球和灶神星。
火星和木星之间的小行星带
除此之外，还有部分特殊陨石，如碳质球粒陨石，可能来自遥远的太阳系边缘，在这些陨石中，科学家们发现了多种氨基酸，这有助于探索生命的起源。就是这样一群太空中孤独的旅者，在被地球的引力捕获前，自由地漫游着。
陨石的分类与成因
至此，要想真正地寻找到陨石，还有一段比较长的路需要走。首先，需要快速地定位陨石坠落的区域，这时候可以借助手机、行车记录仪、监控等现代技术设备，或者通过目击记录去快速定位。
2018年云南西双版纳目击
张勃发现，一些沙漠地区是陨石的富集区，比如塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠。当撒哈拉的牧民们在放牧时，就会在不经意间发现陨石，慢慢地，他们的经验越来越丰富，直觉也越来越敏锐，以此拾捡相当数量珍贵的陨石。甚至，一些在撒哈拉生活的小孩会跟着父亲，拿着金属探测器去寻找陨石。
在撒哈拉沙漠寻找陨石
除此之外，南极格罗夫山也是陨石富集区，中国极地科考队曾在此发现陨石，毕竟，极地的冰雪环境更易凸显陨石。
在南极格罗夫山发现的陨石 图源/地球杂志
除了在现实生活中探寻陨石的足迹，古代史料也能为我们提供独特的视角。比如，张勃与团队在寻找广西南丹的陨石时，是借助的古代天象记录，历史中的经验让他们的寻找如虎添翼。苏轼曾在《游金山寺》中描述了在夏夜纳凉时，看到流星雨的景象。即便是对天象赋予了文学性的想象，但不妨是一种独到的观测视角。
古人详细记录了明朝正德十一年陨石坠落的目击过程
寻找陨石，仿佛是寻着宇宙的脉络，把空旷的回音尽收囊中。张勃在与陨石的触碰中，更是滋生出对科学的无限怀想，即便有时会面对“十找九空”的局面，但这正是宇宙倾情的留白。
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中国国家地理大讲堂
第763位讲师
张勃
中国著名
陨石收藏家
上海科普教育发展基金会天文专项基金管理委员会主任，上海天文学会理事，上海天文馆陨石实验室特聘顾问。自 2008 年起投身陨石领域，从事陨石搜寻、收藏、鉴定、研究工作。曾多次前往北美、欧洲、非洲等地寻找陨石，并配合中国科学院紫金山天文台天体化学与行星科学实验室进行陨石样本野外搜寻工作，拥有丰富的野外猎陨经历。向上海天文馆捐赠多块珍贵陨石。联合上海科普发展教育基金会成立天文专项基金。参与拍摄纪录片《流星之吻》荣获国际博物馆纪录片唯一金奖。前后历时多年海外回流多块早年流失境外的中国目击陨石，终得以将国宝回归祖国。目前藏有火星、月球、灶神星和多种目击陨石等稀有品种。
编辑：千阳、好一、依依
制图：柿子
来源：中国国家地理景观