我們(men) 在日出或日落時所看到的輝光其實是宇宙塵埃引起的效果。幾十年來，天文學家一直認為(wei) 這些塵埃來自小行星，但現在他們(men) 不那麽(me) 確定了。

　　一開始，丹麥技術大學的約翰·雷夫·約根森並沒有想要徹底改變科學界對宇宙塵埃的理解。事實上，這位天體(ti) 物理學家甚至沒想著尋找這些塵埃。2011年，他說服美國國家航空航天局（NASA）的合作者為(wei) 朱諾號（Juno）探測器添加第4個(ge) 攝像頭，希望以此來統計那些因體(ti) 積太小而無法被望遠鏡探測到的小行星的數量。

　　朱諾號是圍繞木星運轉的太空探測器，於(yu) 2011年8月5日發射，預計將於(yu) 2021年至2022年結束觀測任務，以受控方式墜入木星大氣層。令約根森意外的是，朱諾號相機所探測到的顆粒要比小行星小得多，隻有不到80微米寬，甚至比人類頭發的直徑還小。更奇怪的是這些塵埃的起源。這些微小的顆粒似乎來自火星，這與(yu) 我們(men) 對宇宙塵埃的了解大相徑庭。

　　通常而言，思考模式的轉換是一種顯著的轉變：從(cong) 宗教世界觀到理性主義(yi) 世界觀；從(cong) 一個(ge) 以地球為(wei) 中心的宇宙到一個(ge) 以太陽為(wei) 中心的宇宙；但有時，這種轉換開始於(yu) 像灰塵一樣微小的東(dong) 西。如果約根森和他的研究團隊是正確的，他們(men) 的發現可能就會(hui) 顛覆我們(men) 對太陽係的理解。但首先，他們(men) 必須弄清楚四十年來各種相互矛盾的研究結果，並麵對許多專(zhuan) 家的質疑，其中一位便是皇後樂(le) 隊的首席吉他手布賴恩·梅，後者曾在2007年提交了一份與(yu) 這些塵埃有關(guan) 的博士論文。

　　事實上，你可能無意中已經見過了這些塵埃，或者至少見過它們(men) 所產(chan) 生的效果：日出前或日落後，地平線上會(hui) 發散出奇特的圓錐形光芒。波斯詩人、天文學家奧馬爾·海亞(ya) 姆在1132年的《魯拜集》（Rubaiyat）中曾提及所謂的“假黎明”，可能就是指這種現象，但其更恰當的稱呼應該是“黃道光”。到了20世紀80年代，科學家借助能夠測量紅外輻射的衛星發現，這些光來自於(yu) 圍繞太陽旋轉的帶狀粒子。他們(men) 認為(wei) ，這些粒子可能來自小行星，是它們(men) 在進入內(nei) 太陽係時所釋放出的塵埃。“衛星揭示了黃道塵雲(yun) 的結構，”美國佛羅裏達大學的天文學家斯坦利·德莫特說，“模型顯示，它們(men) 與(yu) 小行星之間的碰撞有關(guan) 。”德莫特是最早提出黃道塵埃帶起源於(yu) 小行星的科學家之一，

　　最近的研究填補了該理論的其他空白，包括彗星的貢獻，但與(yu) 此同時，這些研究也鞏固了一種解釋，即這些天體(ti) 將塵埃帶入了內(nei) 太陽係。約根森教授表示，他的研究團隊很意外地顛覆了這種解釋，“這完全是偶然的，我們(men) 原本在尋找別的東(dong) 西”。

　　在尋找更小的小行星的過程中，約根森的團隊設計了朱諾號四台跟蹤相機中的一台，可以拍攝任何出現在多個(ge) 圖像中的天體(ti) ，並追蹤其速度。當朱諾號在火星附近飛行時，這台相機啟動；之後朱諾號再次飛近地球，以獲得逃離地球引力所需的速度，這種操作被稱為(wei) “引力助推”或“引力彈弓效應”。然後，在飛往木星的途中，朱諾號再次經過火星。“我們(men) 對火星和地球之間的區域進行了兩(liang) 次測量，”約根森說，“這些測量一直持續到木星。這是我們(men) 第一次能夠進行這樣的測量。”

　　在最初的三個(ge) 星期裏，當探測器穿過研究團隊預計會(hui) 看到小行星的區域時，卻什麽(me) 也沒有發現。然後，突然之間，出現了很多東(dong) 西。這一發現發表於(yu) 今年3月份的《地球物理研究雜誌》（Journal of Geophysical Research）。隨後，約根森在NASA的一份聲明中將該發現描述為(wei) 就像“有人在窗外抖動沾滿灰塵的桌布”。

　　過了一段時間之後，研究人員才明白自己看到的是什麽(me) ；約根森甚至一度擔心相機拍到的條紋是燃料泄漏的跡象。然而，當計算出這些物體(ti) 的大小和速度後，他們(men) 發現了更令人吃驚的事情：這些物體(ti) 其實是朱諾號太陽能電池板的微小碎片，是受到塵埃顆粒高速撞擊（每小時1.6萬(wan) 公裏）後“釋放”出來的。這些塵埃粒子的速度和大小都與(yu) 構成黃道帶的塵埃相對應。由於(yu) 塵埃粒子的移動速度極快（每秒5到40公裏），幾乎不可能被相機捕捉到，因此研究人員通過它們(men) 所呈現的衝(chong) 擊力來進行測量；從(cong) 太陽能電池板上掉落的碎片移動得較慢，因此更容易成像。

　　研究人員並沒有在地球附近發現塵埃，而當朱諾號進入木星的引力場時，這些粒子再次消失了。隻有當朱諾號靠近火星時，塵埃顆粒才多起來。這些塵埃接近圓形的軌道模式也與(yu) 火星軌道非常吻合。“起初，我們(men) 對自己的數據持懷疑態度，”約根森說，“但無論我們(men) 如何轉換，我們(men) 都找不到其他選項，隻能認為(wei) 這些塵埃肯定來自火星係統。”

　　這一發現意義(yi) 重大，部分原因在於(yu) 這是科學家首次能夠測量這些塵埃顆粒在太空中的分布。與(yu) 朱諾號巨大的太陽能電池板相比，目前專(zhuan) 門的塵埃收集器在尺寸上十分有限，因此對稀疏的顆粒集合不夠敏感，它們(men) 通常統計的是更豐(feng) 富、更小的星際塵埃顆粒，而不是朱諾號探測到的行星際顆粒。該發現也可能改變科學界對黃道光來源的共識。約根森的團隊開發了一個(ge) 計算機模型來預測這片塵雲(yun) 所反射的光線。NASA戈達德太空飛行中心的磁力計研究員傑克·康納尼是約根森這項研究的共同作者，他表示，這個(ge) 模型提供了“一種確定性的證據，即我們(men) 確切地知道這些顆粒在太陽係中是如何運行的，以及它們(men) 起源於(yu) 何處。”

　　無可否認，仍有一些重大問題尚未得到解決(jue) 。正如約根森及其合著者所指出的，最主要的一個(ge) 問題是：宇宙塵埃究竟是如何到達那裏的？眾(zhong) 所周知，火星是一個(ge) 塵土飛揚的星球，塵暴也十分常見，但這些塵土必須擺脫火星引力才能完全離開火星，科學家還沒有確定這種情況發生的確切機製。研究作者推測，這些塵埃顆粒很可能來自火星的兩(liang) 顆衛星，因為(wei) 它們(men) 的引力較弱。

　　不過，許多太空塵埃專(zhuan) 家仍然不認同約根森的塵埃假說，其中就有布賴恩·梅，他在20世紀70年代開始研究這一課題，但此時他也成為(wei) 了皇後樂(le) 隊的吉他手，作為(wei) 天體(ti) 物理學家的職業(ye) 生涯被打斷。布賴恩·梅在2007年回歸天體(ti) 物理學研究，在攻讀博士學位期間專(zhuan) 注於(yu) 黃道帶塵埃顆粒的速度。他在丹麥科學網站Videnskab的一份簡短聲明中指出：“有一個(ge) 假說認為(wei) ，地球上所見的黃道光的精細結構是由於(yu) 小行星帶中某些小行星家族成員之間的碰撞導致的。朱諾號的這些數據並沒有嚴(yan) 重挑戰這一假說。”

　　另一些專(zhuan) 家則認為(wei) 該研究確實有可取之處，但也看到了其中的不足。德莫特質疑這項研究沒有考慮灰塵的形態。NASA科學家彼得·波科爾尼說：“我們(men) 知道黃道雲(yun) 存在一個(ge) 離散的結構，任何模型都必須對這種結構與(yu) 其來源之間的對應關(guan) 係進行解釋，但我沒看出來。”他對這些數據表示讚賞，稱其是“一個(ge) 重要的庫，將在未來幾年繼續為(wei) 學界服務”，但他並不信服約根森的闡述。

　　波科爾尼指出，朱諾號是平的，單向的太陽能電池板無法接收到來自垂直或背後方向的塵埃顆粒，這意味著它無法獲取完整的複雜塵埃環境；他還認為(wei) ，研究作者未能將他們(men) 的模型與(yu) 現有模型進行比較。“在沒有任何正式模型的情況下，我現在隻能猜測，但我看不出火星或其附近產(chan) 生的塵埃能夠解釋各種與(yu) 塵埃相關(guan) 的現象，”波科爾尼說，“我也不知道有什麽(me) 機製可以產(chan) 生維持黃道帶塵埃雲(yun) 目前形狀所需的大量塵埃，或者維持其一小部分形狀所需的塵埃。我們(men) 在火星上有漫遊車，也有繞火星軌道運行的衛星，但都沒有探測到任何能導致塵埃飛起的活動。”

　　盡管波科爾尼仍持懷疑態度，但他承認，如果有證據支持，約根森的理論將改變這一領域。他寫(xie) 道：“我完全支持新的革命性想法，因為(wei) 那將推動該領域和人類向前發展，但每一項發現都需要經過科學界的充分論證和仔細審查。如果約根森博士的發現是正確的，我會(hui) 感到無比激動。這將代表我們(men) 領域一個(ge) 重大的思考模式改變。但目前，我個(ge) 人還沒有辦法將火星塵埃納入理論，至少目前沒有。”

　　對於(yu) 約根森而言，他認為(wei) 一些差異可以用新的數據來源來解釋，他也承認，當一種新理論與(yu) 根深蒂固的理解相矛盾時，對其產(chan) 生抗拒是很自然的。他說：“過去40年來的一個(ge) 共識是，這些塵埃來自小行星帶。但我們(men) 必須記住，這個(ge) 觀點源自於(yu) 地球上的望遠鏡或環繞地球軌道的衛星所獲得的測量結果。我們(men) 第一個(ge) 了走出去，對小行星帶是否存在塵埃進行了實際驗證。我們(men) 惹惱了很多人。”

　　不過，即使是批評者，也看到了這些發現對未來探測器應該如何配置的意義(yi) 。為(wei) 了減輕重量，NASA為(wei) 一些探測器——比如計劃今年秋天發射的露西號（Lucy）探測器——配備了盡可能薄的太陽能電池板和其他設備。但考慮到朱諾號探測到的塵埃顆粒的大小和速度，這可能是一個(ge) 錯誤的策略。約根森表示，這些探測器需要的是“一件防彈背心”。
 

　　德莫特認為(wei) ，從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上說，這些發現“絕對是一個(ge) 範式轉變”。波科爾尼表示讚同，他說：“我非常讚同約根森的結論。所有人都想把航天器造得盡可能輕，以節省儀(yi) 器費用，因此在每一項空間任務中，評估適當的防護和減輕損害的方案都是必不可少的一部分。未來任務中將采用更大、更好的太陽能電池陣，屆時肯定要考慮到太陽係中高速塵埃粒子的撞擊，這種撞擊非常頻繁，難以避免。”

　　約根森認為(wei) ，使用恒星追蹤相機來評估塵埃的位置，有朝一日或許能為(wei) 探索適合居住的係外行星開辟新的可能性。直到最近，科學家在探測支持生命的氣體(ti) 方麵一直進展不順，因為(wei) 他們(men) 認為(wei) 塵埃雲(yun) 的範圍會(hui) 阻礙探測。今年2月，阿聯酋首枚火星探測器“希望號”（Al-Amal）抵達火星。目前，約根森的團隊正忙於(yu) 從(cong) 該探測器的恒星追蹤相機上收集新數據，並與(yu) 早些時候NASA的一個(ge) 木星任務中收集到的數據進行比較。與(yu) 此同時，約根森也歡迎研究者對其提出的範式轉變加以批評。“（這種轉變）必須具有挑戰性，”他在談到其他研究者的意見時說，“否則，就沒有樂(le) 趣了。”

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