De koudste plaats ter wereld is een woestijn. Een ijzige, witte bergtop genaamd Dome A, of Dome Argus, die toevallig ook het hoogste punt in Antarctica is en mogelijk de beste plek op aarde om terug te kijken in de tijd naar hoe het universum is gevormd.
gerelateerde inhoud
- Kan er onroerend goed op de maan zijn?
Als je op Koepel A zou staan, lijkt de 1, 8 km ijs tussen de zolen van je bevroren schoenen en de toppen van de begraven bergen beneden in tegenspraak met het idee dat de plaats een woestijn is. Maar het meeste van dat ijs is meer dan een miljoen jaar oud. Boven zou je een brede blauwe schijf van lucht zijn, meestal ongebroken door wolken. Koepel A ontvangt minder dan een centimeter neerslag in een typisch jaar. Dat is minder neerslag dan Death Valley.
Het feit dat Dome A zo droog en hoog is, maakt de piek ook een van de meest interessante plekken ter wereld voor astronomen. In een brief onlangs gepubliceerd in het online tijdschrift Nature Astronomy, schrijft Qizhou Zhang, een astrofysicus bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, dat Dome A de perfecte plek is om een nieuwe radiotelescoop te plaatsen - een die werkt in de weinig bestudeerde terahertz frequentiebereik.
Terahertz-straling is een band op het elektromagnetische spectrum die tussen microgolven en infrarood wordt geperst. Hoewel het overvloedig aanwezig is in het universum, maakt de ondoorzichtigheid van onze atmosfeer het moeilijk om vanaf de aarde te studeren. Waterdamp in de atmosfeer verbergt en vervormt typisch de ontvangst van licht en radiogolven die de aarde bereiken vanuit verre delen van het universum, inclusief het frequentiebereik van terahertz.
"De waterdamp [in het grootste deel van de atmosfeer van de aarde] is een groot ongemak voor die golflengten, " zegt Zhang. “De sfeer is vrij ondoorzichtig. We moeten dus een plaats vinden met minimale waterdamp in de lucht. "
"Dome A is erg hoog", zegt hij. "Het is waarschijnlijk de droogste plek op de grond die we kennen."
De locatie is zo droog dat als alle waterdamp in een smalle kolom die zich recht omhoog uitstrekt van de grond naar de rand van de ruimte zou worden gecondenseerd, volgens de onderzoekers, het een film zou vormen van minder dan ongeveer 1 / 250ste van een inch, of tweemaal de breedte van een mensenhaar, en ongeveer 10 keer minder dan de waterdamp in Mauna Kea Observatories in Hawaï, een van 's werelds beste astronomische waarnemingslocaties.
De ijzige, witte bergtop genaamd Dome A, of Dome Argus, is het hoogste punt in Antarctica en mogelijk de beste plek op aarde om terug te kijken in de tijd naar hoe het universum is gevormd. (Plato Team / AAD) Bovenaan Koepel A bevinden zich een paar antennemasten, kleine zeecontainers, wetenschappelijke apparatuur en veel voetafdrukken die jaren duren voordat de sneeuw en de magere wind het bedekken. Geen mensen. Dome A is een onbemand station. Het wordt slechts een paar keer per jaar bezocht door onderhoudsteams die 750 mijl van de kust afleggen in speciaal uitgeruste tractoren. De reis duurt ongeveer drie weken. Bemanningsleden slapen in de cabine.
Andere observatoria en weerstations op Dome A worden beheerd door de Australische en Chinese regeringen. Maar een terahertz-observatorium, met behulp van een vijf-meter telescoop, zou anders zijn dan andere apparatuur op Koepel A omdat het wetenschappers in staat zou stellen te kijken naar de details van hoe belangrijke delen van het universum werden gevormd.
"In zeer vroege stadia zijn die wolken [van gas in de ruimte] erg dicht en koud", zegt hij. “Wanneer je een heel koud universum onderzoekt, piekt de straling van het zwarte lichaam dichtbij het frequentiebereik waar deze telescoop werkt. Het is goed voor oorsprongswetenschap: sterren, planeten en sterrenstelsels. ”
De terahertz-straling die de aarde vanuit verre sterrenstelsels bereikte, duurde miljoenen en zelfs miljarden jaren om ons te bereiken. Door dit te observeren, zouden astronomen terugkijken in de tijd op gebeurtenissen die plaatsvonden voordat Dome A bestond en voordat Antarctica een bevroren, polaire woestenij was, bijna net zo verlaten als de andere planeten in ons zonnestelsel.
Maar om een terahertz-observatorium goed te kunnen ontwerpen en bouwen om te worden geïnstalleerd in Dome A, moest het onderzoeksteam precies weten hoeveel waterdamp er ligt tussen het oppervlak van Dome A en de rand van de ruimte. En het bleek dat de bestaande wetenschap die spectrale analyse van water in de atmosfeer deed, enigszins ontbrak.
"Het probleem daarmee is dat de spectroscopie van water niet goed is gekalibreerd in het verre infrarood", zegt Scott Paine, een astrofysicus ook bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en een auteur van de brief. “We hadden dus een instrument nodig dat kon meten door de pure rotatieband van waterdamp. . . . Waar dit op een multidisciplinaire manier interessant werd, moeten dezelfde dingen die we moeten zien om uit te vinden of het een goede observatieplaats is, je ook helpen onze kennis van de spectrale absorptie van waterdamp te verbeteren. "
Zhang, Paine en hun Chinese, Japanse, Amerikaanse en Australische medewerkers, geleid door hoofdonderzoeker Sheng-Cai Shi, ontdekten dat hun gegevens ook nuttig waren als een stukje klimaatwetenschap dat klimatologen kan helpen de dynamiek van de opwarming van de aarde te begrijpen.
"De luchtkolom waar je naar kijkt, geeft je een natuurlijk laboratorium om te begrijpen wat er in de bovenste troposfeer over de hele wereld gebeurt", zegt Paine. “Het belangrijkste punt is dat astronomen op de grond proberen te kijken en het uitzicht wordt grotendeels geblokkeerd door waterdamp. En het broeikaseffect wordt vooral veroorzaakt door waterdamp. ”
Het was geen gemakkelijke taak om 19 maanden continue spectrale observaties te krijgen van Dome A. Dieselgeneratoren zijn notoir chagrijnig om in de beste omstandigheden langdurig te blijven werken. Om het station te laten werken zonder mensen om regelmatig onderhoud uit te voeren, ruilden de generatoren automatisch buiten dienst naar elkaar en lieten periodieke rust toe. Als één generator kapot ging, hadden de anderen voldoende capaciteit om het goed te maken. Zonnepanelen kunnen een groot deel van het jaar stroom leveren, maar helpen niet veel in de maanden dat het poolgebied geen zonlicht ontvangt.
De volgende stap is het bouwen en installeren van het observatorium terahertz. De Chinese overheid heeft tot nu toe het grootste deel van de uitgaven voor het onderzoek betaald, maar aanvullende financiering is niet afgerond. "Ze hebben nog niet het laatste groene licht om door te gaan met bouwen", zegt Paine.
