世界上最有意思的三件事：监听宇宙、上天挖矿和卫星种菜

2019年5月31日，PingWest品玩举办的2019科技创新者大会（Tech Innovators Conference），对演讲者和观众而言都是一场挑战。

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对于常年在幕后和基础科学、繁琐数据打交道的演讲者而言，想解释清楚自己的工作是什么，就已经很难了；对于观众而言，扑面而来的信息量也需要全神贯才能完全接受。

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用了整整一上午时间，来自中科院、哈佛史密斯天体物理研究中心和 NASA 埃姆斯研究中心的科学家们共同回答了一个问题：最近，科技创新者们都在干什么？

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他们给出的答案是：监听宇宙，上天挖矿，卫星种菜。

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中科院国家天文台宇宙暗物质研究团首席科学家陈学雷，日常的工作就是“监听宇宙”。

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如何“监听”呢？其实，宇宙并非沉默不语，它无时无刻不在讲述着自己的身世之谜。

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在宇宙大爆炸结束后，宇宙中留下了大量的热辐射（宇宙微波背景辐射），这些热辐射扩散在整个宇宙中，随宇宙不同阶段的发展而变化，成为了宇宙生长而形成的“年轮”。因此，宇宙微波背景辐射在现代，就成为了精确测量宇宙学的关键。

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德国马克斯普朗克天体物理研究所 Torsten Enßlin 博士曾这样形容宇宙微波辐射：

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“宇宙微波背景是我们宇宙中最古老的光，当宇宙刚刚 380,000 岁时就刻在了天空上。它显示出微小的温度涨落，对应着局部密度的细微差异，代表着所有未来的结构，是当今的恒星与星系的种子。”

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通过观测微波背景辐射，我们可以推断出宇宙的过去：从宇宙最初极高速的爆炸，到转入所谓热大爆炸，再到逐渐冷却、形成第一代的恒星和星系、形成今天的宇宙……微波背景辐射的角功率谱上，忠实地记录着这一切。

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而如今，为了更精确地观察微波背景辐射，陈学雷博士及其团队将目光锁定在 21 厘米辐射上。

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21 厘米辐射，其实就是波长为 21 厘米的电磁波，这种电磁波是氢原子特有的一种辐射。而氢，是宇宙中分布最广、含量最多的一种元素。“理论上来讲，研究 21 厘米辐射，可以把宇宙从大爆炸到现在的物质是怎么分布的，都搞清楚。”陈学雷博士说。

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但是，21 厘米辐射很微弱，观测起来非常困难。银河系里还存在很多其他辐射，我们称之为前景辐射，挡在我们和 21 厘米辐射中间。想要听到 21 厘米辐射，就像在巨大的噪声中找到一首小声哼唱的歌一样。

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很难，但并非不可能。

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如今，中国已经建成世界最大单口径、最灵敏的球面射电望远镜FAST，也有了小而精的“天籁计划望远镜阵列”，在硬件上已经有了取得突破的可能。

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而对于陈学雷博士个人来讲，“创新”从来都是一场硬仗。“对天文学的追求如同遥望山岭，”陈学雷博士告诉Pingwest品玩，“尽管山岭景色美，但在前往山岭的过程中，往往是枯燥困难的，甚至连自己是不是在正确的道路上也无从得知。”

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“但是，追求新的东西，知道、发现、创造前人所没有的东西，同时获得智力上的愉悦，这就足够了。”陈学雷博士说。

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哈佛史密斯天体物理研究中心研究员苏萌，则把目光放在了更有形的目标上——如何从太空中挖矿？

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空中有没有颜如玉我们不得而知，但事实已经证明，空中藏有黄金屋。

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在苏萌看来，地球是一颗用来养活生命的星球，而不是适合发展工业的星球。

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“我们生活在一个最不适合工业发展的星球上，资源其实都不在这里，”苏萌说道，“我们丰富的资源都是特别轻的，比如碳、硅、铝。所以我们基于这些很轻的元素，建立起来我们的文明。”

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但实际上，以宇宙的尺度来看，我们有理由相信其他星球有使用金、银等贵金属做基础材料的文明，这些文明会发展成什么样子呢？拿金子当首饰的地球人是暂时是无法想象的。

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遥远太空中的金子文明我们无法触及，但确实有“金矿小行星”曾掠过地球。苏萌告诉我们，就在几年前，有一个横截面像足球场那么大的小天体从地球旁边略过，这个小天体的铂金含量特别高。高到什么程度？把这个小天体上面的铂金采回来的量，比地球上已知的铂金加在一起都多。保守估计，这颗小行星的价值超过 1.7 万亿美元。

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一颗巨大的铂金从我们头顶飞过，我们却没有好好珍惜。

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但如今，我们离宇宙挖矿的距离，已经比想象中更近了。现在，我们已经能把小探测器送到小天体，送到小行星，把矿石样本带回来以确定小天体成分，也能挖掘约50立方米的矿物并带回地球。在苏萌看来，在未来规模化开采外星矿石，已经拥有了足够的理论基础。也许下次再有金矿掠过，我们就能牢牢把它抓在手心了。

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然而，开采外星资源，不仅是为了反哺地球，更是为了人类突破地球的束缚做准备。

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在星际旅行中，人类不能带上所有干粮上路，只能在身边的小行星上取得资源。无论是建立火星殖民地所需的一砖一瓦，还是生存所必须拥有的水，抑或是发展工业所需的重金属，都要取之于宇宙、用之于宇宙，

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如今对于宇宙采矿的研究，正是为有朝一日人类必将完成的远行进行预演。

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佳格天地创始人兼 CEO 张弓，曾在 NASA 埃姆斯研究中心研究了八年空间数据。在这个过程中，张弓接触到了大气资料、卫星影像、地面观测数据整合成的数据组，他发现，原来美国农民都真的是“看天吃饭”的。

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“通过卫星，我们能看到每个地方植物长得好不好。”张弓说，“这个精度很高，可以到米级别，每块地的状况我们都知道。”

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然而在中国，农民们“看天吃饭”，却并不能看个分明。

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想要提高产量、规避灾害，需要根据外界的情况做出更合理的判断。通过气象模型和卫星数据结合，可以做出整个中国的风场情况，如果精确到北京区域，还可以通过新的技术手段，把每一个地方的天气搞清楚。未来几天会不会下雨？明天几点几分有没有雨？都可以做出高精度的判断。

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有了这些“看天”工具，我就能给出来相应的灾害和相应的天气变化，从而指导农民的行动。比如一个暴雨天气即将过境，我们已经知道它未来要下雨，现在就不用灌溉了。

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同理，通过卫星预判，也可以帮助农民避免寒潮灾害。

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寒潮和我们的生活息息相关，今年苹果涨价飞快，就是因为去年中国的苹果主产区受到了冻害。而今年，通过和国家农业信息中心合作，配合气象模型，我们完全可以找到冻害高危区域，提前往地里灌水，防止土地温度突然下降。

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在未来，中国农民很可能不用再看老天爷的脸色吃饭，看看手机就够了。

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本文作者：邢逸帆，来源：PingWest品玩