“冰立方”没找到的宇宙之谜，线索或藏在四川的高山上
每经记者｜郑雨航 每经编辑｜兰素英
近日，南极“冰立方”中微子天文台主导者弗朗西斯·哈尔岑单独获得2026年诺贝尔物理学奖。
这让远隔万里的“冰立方”与高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）项目产生了共振：一个深埋在南极冰层下1450米至2450米，专门捕捉行踪诡秘的宇宙“幽灵粒子”中微子；一个矗立在四川稻城海拔4410米的高山之巅，捕捉超高能伽马射线与宇宙线留下的痕迹。
新华社
两者虽然观察方式不同，却在追寻同一个世纪谜题——宇宙高能粒子究竟来自何方？理论上，高能中微子与伽马射线如同孪生子，稻城“拉索”项目锁定的数十个候选源，正成为指引全球寻找高能中微子源的关键路标。
事实上，哈尔岑对“拉索”项目也并不陌生。
2025年，“拉索”发布破解宇宙线“膝”形成之谜的重要研究成果时，哈尔岑就是参与点评的国际专家之一。
诺贝尔物理学奖公布后，《每日经济新闻》记者（以下简称NBD）专访了“拉索”首席科学家、中国科学院院士曹臻。
作为与哈尔岑教授有着20多年学术交往的科学家，曹臻介绍了哈尔岑的学术成果对天体物理学的贡献，以及“冰立方”与“拉索”项目的深刻关联。
哈尔岑完成探路者使命
NBD：哈尔岑获得了今年的诺贝尔物理学奖，你听闻这一消息的第一反应是什么？你与哈尔岑此前有哪些交流？
曹臻：这是对中微子天体物理所代表的多信使天文学发展的极大鼓舞，彰显了这一领域巨大的影响力，我也衷心祝贺哈尔岑教授能获此殊荣。
哈尔岑作为当今最有影响力的天体物理学家，对这个领域的发展具有真知灼见。
2024年，我曾专程前往威斯康星大学拜访他，我们深入探讨了未来高能中微子望远镜的建设方案和核心科学目标。
我从中获得了极大的鼓励，也对科学方案进行了深度优化。
他也一直高度关注“拉索”的科学成果。
应我的邀请，他曾对“拉索”精确测量宇宙线质子能谱、发现高能组分等成果作出精辟的点评。
我们之间的学术联系可以追溯到20多年前。
当时我还在美国犹他大学利用HiRes宇宙线实验开展研究，哈尔岑就曾作为外部专家对我的研究做出过评估，对我后续的科研工作产生了重要影响。
NBD：如何评价哈尔岑以及“冰立方”对粒子天体物理学的贡献？
曹臻：哈尔岑教授是一位具有深远影响力的理论物理学家。
他写的《夸克和轻子》是我研究生时期学习粒子物理和规范场论最主要的教科书之一。
我认为，他有一个非常突出的能力，就是能够敏锐把握重大科学方向，并作出关键科学决策。
从AMANDA（“冰立方”的前身，全称为南极缪子和中微子探测阵列）到“冰立方”，他推动了两个阶段南极中微子望远镜实验计划的立项。
同时，他还有很强的号召力和凝聚力，组织多个单位参与国际“冰立方”合作组，克服万难，在南极这种极端环境下，建成了宇宙线探索百年历史上投资规模最大的实验装置。
借助“冰立方”的中微子探测灵敏度，研究人员在2012年测量到能量超过0.1拍电子伏的中微子流强，显著超过地球大气产生的中微子背景流强，从而发现了源自太阳系以外的高能中微子。
虽然仅仅测到几乎均匀弥漫在整个空间各个方向的微弱流强，并没有发现在单个方向上的显著超出，还没有找到中微子源存在的显著证据，但这已经找到了探测地外中微子的有效途径，完成了探路者的使命。
这开启了利用中微子探测宇宙深处奥秘的中微子天文学窗口，尤其是与极端天体物理过程相关的高能中微子天文学窗口，意义重大。
“拉索”锁定高能中微子最可能源头
“拉索”位于四川稻城海子山，由中国科学家自主设计、建设并运行。
2025年11月16日，“拉索”关于宇宙线“膝”形成之谜的两项重要研究成果对外发布。
哈尔岑对该中国科研成果给予高度评价：此次“拉索”合作组的科学成果，为我们理解银河系宇宙线的起源这个悬而未决的重大谜题带来了根本性的新认识。
无论是探测面积还是缪子覆盖度，“冰立方”都无法达到“拉索”的精度水平。
这次测量覆盖了能谱中那个非常关键的能区，也就是所谓的“膝”区，有力地推动了将微类星体视为“膝”区宇宙线可靠加速源的研究。
无论是“冰立方”，还是中国正在规划的大型探测项目，我们都将能确认它们作为宇宙线加速器的角色。
NBD：“拉索”和“冰立方”之间有怎样的科学联系？
曹臻：今年的诺贝尔奖成果叙述明确指出，尚未发现中微子源存在的显著证据。
准确地说，没有发现源，就还不能算是真正意义上的天文学研究。
但发现源的存在是需要线索的，最好在疑似的候选天体中去寻找，而“拉索”发现的超高能伽马射线源就是最可能的候选天体。
从理论上讲，超高能中微子应该存在共生的伽马射线，高能宇宙线粒子在撞击源周围的星际介质时，会无偏差地产生衰变到两个伽马光子的中性粒子和两个衰变到中微子的带电粒子。
打个形象的比喻：伽马光子和中微子是孪生子，但它们“性格”迥异，伽马射线性情活泼，易于探测，1平方公里的“拉索”已经发现了几十个超高能伽马射线源天体；而孪生的中微子却是天生的“隐身人”，高深莫测，被称为“幽灵粒子”，1立方公里的“冰立方”至今没有有效探测到任何一个源。
这说明，与伽马射线探测灵敏度相比，中微子探测的灵敏度严重不足，“冰立方”之后的下一代探测装置必须具备足够强的灵敏度。
根据我们的估算，30立方公里的探测装置是必需的。
也就是说，“拉索”主要“看”超高能伽马射线和宇宙线，“冰立方”主要“看”高能中微子，它们是在追踪宇宙中同一类极端粒子加速过程，但这里也存在本质的差别：人类所拥有的伽马射线和宇宙线探测器的灵敏度已经很强，可以开展高精度的测量，而中微子探测才刚刚起步，探到了前行的路线，但还不具备看见单个源的能力。
而“拉索”发现的大量超高能伽马射线源，正是高能中微子的最可能源头。
一旦测到来自这些源的中微子，无疑就找到了破解宇宙线起源的关键证据。
NBD：从“拉索”目前的观测结果来看，是否已经有一些天体源是你特别希望“冰立方”或者其他下一代中微子望远镜重点寻找对应中微子信号的？
曹臻：是的，有一批天体，尤其是与黑洞吸积过程密切相关的天体。
当“拉索”发布批量化发现这种被称为微类星体的超高能伽马射线源的成果当天（2024年国庆假期期间），我正好与哈尔岑一起在威斯康星大学一间不大的会议室里参加一个研讨会，当天的话题自然就是微类星体，他当场就断言，微类星体就是未来中微子和宇宙线起源的最佳候选天体，他甚至“愿意赌上他的钱包”。
但“冰立方”的灵敏度肯定不能完成此任务。
根据“拉索”测量的伽马射线强度，如果这的确是中微子的孪生兄弟，那就算是第二代“冰立方”的灵敏度也不足以在10年观测期内以5倍标准偏差的显著性探测到发自这些源的中微子。
这是自然界给人类设置的一个不低的门槛。
多信使天文学窗口早已打开
NBD：哈尔岑此次获得诺贝尔物理学奖，是否意味着我们正在真正进入中微子、伽马射线、宇宙线、引力波共同参与的多信使天文学时代？下一项重大突破可能出现在哪里？
曹臻：多信使天文学的窗口其实早已打开。
以“拉索”的发现为依据，中微子天文学是下一个最有希望的突破口，如果具有30倍的灵敏度提升，可以“看见”超高能中微子源。
NBD：中国已经有四川稻城的“拉索”，也正在推动包括南海深海中微子望远镜在内的相关计划。
如何评价中国目前在粒子天体物理和多信使天文学中的位置？
曹臻：“拉索”已经为人类打开了超高能伽马射线天文学的研究窗口。
这类源天体的数量已经超过60个，不但给未来的伽马天文学发展指明了方向，给未来即将投入观测的LACT（中国）、ASTRI（意大利）、LST-CTAO（欧洲）等伽马望远镜项目设定了研究目标，也给未来中微子研究设立了探索的目标，甚至是定量化的目标。
因此，中国也在为此制订自己的中微子探测计划，直面自然界的高门槛，寻找可能的解决途径。
除了已经提到的在南海的尝试以外，眼下的核心任务是找到降低探测装置建设成本的办法，在有限的研究经费中实现大规模的探测器建设，达到所需要的灵敏度。
通过国际合作集众多有志于中微子天文学突破的研究力量共同完成人类的壮举，几乎是必由之路。
目前，中俄两国正在努力推动以贝加尔湖为基地的超大型中微子望远镜项目立项，借全球唯一的贝加尔湖优质水体建设30立方公里的Baikal-HUNT（贝加尔湖高能水下中微子望远镜），以此为基础，我们正在扩大国际合作的范围，凝聚更多的国际力量共同完成这一历史使命。
哈尔岑对此计划不但高度赞赏，还给出了重要的建议和极大的鼓励。
月球南极微生物可能经历冻干
## 微生物可能在月球南极被冻干 若不加控制，搭便车的微生物可能会污染月球科研。五十年来，阿耳忒弥斯四号将首次把人类送上月球，这次是在月球南极。
宇航员必须小心防止微生物偷渡，以免污染研究样本。
美国国家航空航天局 某些耐寒微生物可能在月球上存活 先前的月球任务探索了月球赤道地区，那里强烈的紫外线辐射和昼夜巨大的温差使表面环境不适合生命存在。
但阿耳忒弥斯4号任务计划登陆月球南极，该区域独特的地形可能维持某些细菌和真菌存活，这意味着未来的任务应仔细考虑该区域污染的风险，研究人员在《科学进展》上报告称。
在月球两极，阳光以比赤道低得多的角度照射到月面，形成了永久阴影区，那里的温度可低至零下200摄氏度，且紫外线辐射极少。
美国宇航局戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的有机地球化学家希瑟格雷厄姆表示，这种环境条件与冷冻干燥微生物（如面包酵母）所需的条件相差不大。
格雷厄姆及其在NASA的同事们研究了三种细菌和两种通常与人类相关的真菌。
这些微生物此前曾附着在航天服上、载荷舱内，甚至出现在国际空间站外部。
研究团队发现，这五种微生物在月球南极某些区域至少能存活24小时。
最耐久的微生物是黑曲霉菌，一种常见于浴室和热水器中的真菌。
这种真菌具有厚实的细胞壁，并且能够在休眠状态下修复DNA。
研究人员估计，在某些地区，黑曲霉菌能够存活一周以上。
但生存并不等于繁荣。
在这些条件下，这些微生物很可能无法繁殖或生长。
但即使死亡或处于休眠状态的微生物，也可能对月球研究构成威胁。
它们的蛋白质和其他化学特征仍会在月球表面的样本中显现，从而干扰测量结果。
研究的见解将为阿耳忒弥斯IV号及其他载人任务的去污程序提供依据。
格雷厄姆表示，火星比月球为微生物提供了更为适宜的环境，因此在火星上生命传播的风险会高得多。
越能高效实现月球上的清洁探索，我们在类似火星这样的目的地就将具备更优的准备条件。
相关知识（天文术语） 月球是地球唯一的天然卫星，距离地球约38万公里，表面布满环形山和月海。
它本身不发光，靠反射太阳光被我们看见。
月球对地球的潮汐有显著影响，并在人类探索太空的历史中扮演重要角色，是目前唯一有人类踏足的地外天体。
BY: Libby Riddle FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
月球每年都在缩小，嫦娥七号还敢落南极吗？
按照计划，嫦娥七号将在2026年上天，前往月球南极去调查水冰。可惜今年8月23日，官方宣布嫦娥七号尚不满足发射条件，不能在预定窗口实施，将择机推迟到2027年。
不能怪官方出尔反尔，因为在月球南极地界，嫦娥七号面对的麻烦要比当年嫦娥三、四、六号加起来都复杂许多。
其中一个麻烦，便与最近科学家发现“月球每年都在缩小”相联系。
而月球缩小留下的伤疤，偏偏是在南极最为密集。
我们先回答一个问题，为何月球会缩小？我们可以把月球想象成一颗风干的葡萄，外壳被挤得起了诸多褶子，在月球内部储存着40多亿年演化下来的余热，这些余热需要慢慢地散掉，但月球可没有像地球那套板块构造，它只有一整块完整的硬壳。
当其冷却收缩之时，应力无处释放，就靠断层错动来泄压。
于是乎，月球表上到处都可能冒出逆冲断层。
不像地球能把危险圈在板界交界的地震带里，在月球上可根本没有什么所谓的安全地方可以躲避。
而嫦娥七号偏偏要去的南极，就是月球最不稳定的区域之一。
南极那一带撞击坑分布密集，地形起伏极大，本就是构造应力容易集中之地。
再加上这里又是人类最理想的落脚之处，因为永久阴影坑底下可能存在水冰，那可是建造未来月球基地的核心资源。
嫦娥七号携带了一台飞跃器，计划从阳光照射区飞进永久阴影坑底部，实地勘探水冰的位置以及存量。
可那些终年不见阳光的坑，最容易在轻微震动下滑坡。
所以，工程师得在“想要”和“敢落”之间反复考虑。
这并不是中国独有的纠结，像美国的登月计划同样也在考虑这方面的问题，但大家的解法不太一样。
嫦娥七号的账究竟要怎么算呢？今年的着陆窗口本来就十分紧张，气候更是极端，光照区最高能到零下110，阴影坑里低于零下230。
在如此极端的环境下，如果落点附近正好压着一条活动断层，月震一来，月壤就有可能出现滑坡：轻则扬起尘埃遮住太阳能板，重则让脚架受力不均，从而无法正常工作。
月震程度可大可小，有些月震能晃上几个小时，远比地球上的普通地震磨人。
嫦娥七号作为勘测先锋，任务周期很短，遇上灾害的概率不高。
可它探明的环境数据，是要给后面的嫦娥八号以及中国载人登月铺路的。
基地要一住几十年，那时候出现的月震和滑坡就不再是小概率事件，必须提前研究和预防。
所以不用纠结于嫦娥七号是否延期，因为这笔账算的并不是今天落下去安不安全，而是我们能不能把月球的脾气研究透，读得准。
多候选落点本身就是一个缓冲，最后落地前再定具体位置，本就是给不确定性留余地。
只有选择更加有把握的落地点，才能够保障任务的安全性。
嫦娥八号计划在2028年前后发射，用月壤高温熔断加3D打印“就地打砖”，给中国载人登月搭建科研站提供基础。
当然，美国也在慢缓慢地推进月球登月的布局，两者暗暗较劲，究竟谁先把月球哪里能稳稳落脚回答清楚，谁才算把这笔账算清，谁就可能在下个时代的太空家园里多一分底气。
所以嫦娥七号这一次发射，既是探水，也是探路。
月球缩小这件事微不足道，但对工程师来说却是必须回答的考题。
嫦娥七号去南极找冰，是给中国未来几十年月球家园探路，需要我们把地质风险算到里面去。
这不是悲观，而是务实。
