修远求索——从人类文明到系外行星

“‘我们是否孤独？’这是一个由来已久的问题，早在几千年前就被古希腊哲学家们深思探索过。”崔峻教授正站在一幅巨大的“暗淡蓝点”图片前，向我们讲述了一段跨越生命、贯穿文明、超越时间的故事，将人类为揭示宇宙奥秘而做出的叱咤壮举娓娓道来。白云苍狗、时隙变幻，浩瀚星空下人类对宇宙的探索始终不懈。古时，人类仰望星空发出的哲学深思，逐渐演变成科学实践；曾经的天文遐想，逐渐成为今日的探测现实。而今，人类把好奇的目光从太阳系内投向了系外。“那些遥远的行星犹如高功率探照灯边扑朔的小萤火虫，对系外行星的观测，如同在这样的场景里捕捉萤火虫的微光，难度非凡。”崔教授生动详实地为学员们介绍了系外行星探测的重难点、阐述了五种系外行星信息获取的前沿方法、并指出行星大气中的二甲基硫醚等高分子化合物很可能是生命存在的证据。种种引人入胜的系外行星探测结果好似天工巧笔，在学员们对于深空想象的画布上点缀出理论的细节。

上午的报告为学员们铺垫了科学原理与背景，下午两点，海琴2号实验室里，实践实操的步伐紧随其后。黢黑的实验室里，唯有行星大气模拟系统的实验装置嗡嗡作响，发出幽幽微光，科创项目“管中窥碧霄”的教师曹雨田副教授正在带领大家用朗缪尔探针和光谱仪揭开行星高层大气的神秘面纱。

“生命的形成是一个由简单到复杂的过程：从无机物开始，生成小分子有机物，再到高分子有机物，最后才可能形成生命。人类在外太空一些其它天体的大气中已经发现了高分子有机物，这些有机物是如何形成的呢？这就是我们实验室想要解答的问题。通过解答这个问题，我们可以探究生命形成的过程。”在程岳铭助教以及付梦昊助教的帮助下，学员们也化身为小小科学家：在实验仪器中混合不同成分的物质，模拟行星大气被太阳辐射或者是高能电子电离而发出辉光的过程，测量各种物质产生的不同光谱，以及实验环境中的电子密度与电子温度。程岳铭助教解释道：“通过探测得到的电子温度和电子密度，结合光谱特征，我们最终可以反演出初始加入装置的物质成分、配比以及反应腔内等离子体的空间分布。”

随着不同的气体逐渐混入实验仪器并被电离，变幻的色彩充斥着实验装置腔体，学员们好奇的目光纷纷注视着对应的光谱结果，手上也不断利用朗缪尔探针探测腔体中的电信号。

实验室里井然有序，一次次操作将理论与实践相结合并内化成经验，而实践经验又被凝练提升成为学员们独特的理论见解。天元太空探索暑期学校的“学中做，做中学”模式为学员们认识行星科学提供了有效途径，培养了他们勇于创新、求真务实、包容失败的科学精神。在这个过程中，暑期学校“润物细无声”地在中学生心中播下科学的种子，为大学生和研究生开拓了更广阔的科技视野，为在职教师提供科学教育新思路。暑期学校其本身也已成为面向多学段、各年龄的科学教育平台，努力履行着提升全民科学素质的职能，为未来的行星科学的发展注入新鲜血液和力量。