星塵捕手

我們都知道SETI@home(在家尋找外星文明)計劃，作為一項分布式計算項目，它成功地將數以百萬計的人聚集在一起——他們中有專業人士，但更多的是普通人——搜尋地外智慧生命。如今，一個新的科學探險計劃又出現在業余天文愛好者面前，那就是“星塵計劃”中的Stardust@home(在家尋找星塵)分布式項目，尋找微小的星際塵埃。這些來自遙遠星辰的微粒是第一次從太空帶回地球，也許你有機會幫助發現它們!

捕捉墨塵

“星塵”是繼“阿波羅”計劃之后，美宇航局第二個取回外星球物質樣本的太空探索項目，也是美國第一個專門探索彗星的項目。

美國“星塵”號飛船于1999年2月發射，經過7年46億千米的太空旅行后返回地球。在2004年1月，“星塵”號飛越了由冰、石塊和塵埃構成的“維爾特2”彗星，飛船上的塵埃采集器成功捕獲到彗星塵埃樣本。這些樣品將幫助科學家解讀太陽系的歷史以及地球生命的起源。

此外，“星塵”號在漫長的航行中收集了另一種的樣品一一漂浮在星際的塵埃，那是來自遙遠恒星(數光年外)的微粒。“星塵”號是在2000年2月和5月以及2002年8月至12月穿越一股流入太陽系的星際氣體流時收集到這些微粒。這股氣流是1993年“伽利略”飛船在飛向木星的途中新發現的。當“星塵”穿越這股氣流時，張開它的網球拍形狀的氣溶膠收集器，收集并存儲捕獲的星際塵埃。

彗星揭秘

人類首次成功采集并收回彗星塵埃樣本，令科學家們興奮不已。科學家們認為，彗星可能包含了我們太陽系、地球以及生命誕生的重要線索。

彗星是由太陽系誕生后的殘余物質構成，它們來自太陽系外圍的柯伊伯帶，那里溫度一直保持在零下200攝氏度左右，好比一個超級冷凍箱，使彗星的物質成分能保持太陽系早期的原貌。研究這些物質，有助于我們了解太陽系究竟是怎樣誕生的。

彗星的最主要成分是冰雪，也就是固態的水。液態的水是地球生命誕生的先決條件。科學家認為，地球上最初的水就可能來自于彗星，另外，彗星的彗核比較“黑”，也就是說，其中可能含有不少碳成分，而碳又是地球有機物和生命出現的必要元素。

不少科學家都猜測，彗星與地球上有機物的誕生有關，至少扮演著“化學催化劑”的角色。從前科學家一直以為，地球上的生物純粹是由于地表化學變化產生，如一些化學物質聚合成生命的基本元素——氨基酸這類有機分子。但他們后來發現，原始地球并非形成氨基酸的理想之地，有機分子可能在星際塵埃中首先形成，通過彗星落到地球后才引發生命進化。彗星很可能向地球輸送了水、碳、核酸這樣的基本分子構成。

隨著技術條件的成熟，科學界對彗星的研究一步接一步：“深度撞擊”初步驗證了彗星的彗核中包含太陽系原始物質，并含有碳、氮等生命必要的元素，“星塵”則采集到了彗星塵埃，并將它們帶回地球研究，到2014年，歐洲航天局的“羅塞塔”飛船還將直接登陸彗核，并鉆探取樣。彗星之謎，終將一步步在世人面前解開。

大海尋針

得到來之不易的星際塵埃后，“星塵計劃”的研究分析工作才剛剛開始。“星塵”號飛船上有一個由氣溶膠材料制成的網球拍狀塵埃采集器，一面捕獲的是彗星物質粒子，另一面就是星際塵埃顆粒。其中彗星樣品提取相對容易，星際塵埃要困難得多。其中一個原因是，與采集到的上千個彗星顆粒相比它們太少了。根據推算，“星塵”號的星際塵埃采集器上應該有大約45個星際塵埃顆粒。在約0．1平方米大的采集器上找到這45個星際塵埃顆粒的蹤跡，好比在足球場上尋找45只螞蟻。另一個原因是，星際塵埃太微小了，只有幾微米大小。

如何定位這些“大海中的針”，科學家首先嘗試進行自動的掃描；一臺自動的顯微鏡將成像并記錄氣溶膠每一塊微小的部分，對收集器表面下不同的深度聚焦。圖像將被存儲，并順序進入一個計算程序，該程序將探測泄露星際塵埃顆粒位置的那些沖擊跡象。然而星塵微粒嵌入氣溶膠100微米左右的深度。在這個深度上，經過數年的太空飛行，氣溶膠很可能布滿交錯的裂痕和瑕疵。所以自動掃描將被洪水般的虛假判別所吞沒，而這40多個真正的微粒恐怕根本發現不了。

那么，該如何定位這些來自遙遠星辰的無價之寶呢?

“家中的墨塵”

雖然先進的計算機程序無法分辨夾雜在裂痕與瑕疵中的星際塵埃，但是還有一種工具可用來完成這項工作，那就是人眼：只需要很少量的訓練人們就能借助顯微鏡輕易地認出真正的星塵軌跡。但是新的問題來了，顯微鏡以必要的放大倍數掃描整個氣溶膠表面會產生數百萬張單獨的圖像。肉眼在識別微粒軌跡上是很好的工具，但是能期望什么人來審視這么多圖片呢?即使有人來做，要用多久呢?能期望他們在成千上萬張圖片中自始至終保持警覺么?

SETI@home是歷史上最大、最成功的分布式計算項目。所謂分布式計算是相對于傳統的集中式計算而言的，它將一個大任務分解為許多小任務，分配給不同的計算機去完成，最后再將結果整理匯總。世界各地數百萬的計算機用戶通過SETI@home聯合在一起尋找地外文明，是否能以相似的途徑使全世界參加到尋找星際塵埃中來呢?

受此啟發，Stardust@home項目誕生了。與SETI@home不同，該項目建立在人們親自觀察之上而不是計算機自動的處理數據。自動顯微鏡將掃描采集器的整個表面，記錄下氣溶膠每一細微局部的數字影像。由于每一張圖片覆蓋260 × 340微米的區域，并且每張圖片要與和它相臨的圖片有10％的重疊，所以總共需要160萬張圖片才能覆蓋整個表面。

用戶將登陸Stardust@home網站接受簡單的網上測試和培訓，然后下載一個叫作“虛擬顯微鏡’程序，以及需要篩選的星際塵埃圖片。用戶把觀察結果返回服務器，每張圖片需要分發給四個用戶，至少兩人報告有發現它才能被看成是候選者，待專家進行最后定奪。

人們估計，如果僅依靠“星塵計劃”的研究人員，至少需要20年才能完成辨別工作，但是聯合起世界上數以千計的用戶，也許只需7個月就能完成初步分析篩選。那些志愿者們真可以稱得上是“星塵捕手”，他們呆在家中就可以享受發現的樂趣，并贏得用自己名字命名星際塵埃的最高獎賞。更重要的是，通過他們的參與，彗星之謎將早一天被揭開。

[責任編輯] 龐 云