“研究极光从通俗意义上来说,无法解决迫在眉睫的现实问题。但对于空间物理来说,它为无数科学家提供了重要的数据,也丰富了人类对地球磁层的了解。”李斌说,通过了解地球磁层的状态,人类才能更好地掌握地球空间环境的规律,而这对卫星发射、航空航天通讯等领域都有重要的意义。
李斌说,极光就好像地球高纬度空间的“雨雪”。对于高纬度地区的电磁设施来说,会受到空间环境的影响,比如一些通讯导航卫星、输电网络等,受周围的电磁环境影响都比较大。如果人类能通过极光观测,推算出空间中磁暴发生的时间和强度,采取一系列应对措施,就能降低磁暴对电磁设施的影响。
“人们出行都会看天气预报,极光就是地球空间的一种‘天气预报’。”李斌形象地解释,“当人类能够比较频繁地离开地球,去月球和火星旅行,我们对于空间的‘天气预报’就会有更大需求。在并不遥远的未来,我们会需要关注太空中的‘风雨雷电’,并依此调整自己的太空旅行。而对极光的观测和研究,正是空间‘天气预报’的必经之路。”
“我们不能因为极光目前‘没有用’,就不去研究它。你去探索自然界一种未知的现象,这就是科学的本质——满足人类的好奇心,而不是去应用。我们只有先去了解,才能讨论如何利用。”李斌说,作为自然科学工作者,最重要的是满足自己对自然界的好奇心。能让工作与爱好相结合,其实是件很幸福的事。
与“科班出身”的研究人员不同,李斌在本科时的专业是印刷工程,硕士期间的专业是等离子物理,直到博士才开始涉及空间物理。他研究极光,不仅用实验设备,还用自己的单反相机。他会用几分之一秒的短曝光来连续拍摄极光的瞬间,从中找寻极光的变化规律。在研究极光的过程中,摄影、等离子物理、空间物理,本科到博士的专业课都派上了用场。
2018年在黄河站越冬时,李斌在一次拍摄极光时发现,极光弧的底部有一些小的极光带。从极光的原理上这是不应该出现的,他立刻用相机拍下来。随后他请教了众多业内专家学者,认为这可能是一个新发现。经过几年的观测与研究,他把这种现象命名为“极光涟漪”,目前正着手撰写论文介绍这一现象。他认为这一现象有可能反映磁层和电离层如何作用于大气环境。
李斌经常说,自己是“半路出家”研究极光的人,因此比较理解一个普通人对极光能理解到什么程度。“我不会像一些科班出身的人,描述极光都用非常专业的词汇。我希望用生动的、能让人听懂的语言来描述极光,让更多的人了解极光。”
在新奥勒松,研究极光设备最全的是中国北极黄河站。此外,挪威极地研究所等机构也在研究极光。李斌认为,不同国家在这一领域不存在明显的竞争。“对于自然现象的观测,大家都是‘做加法’,希望获得更多的数据,包括黄河站在内,大家都会把这些数据与同行共享,这对科学研究是更有利的。”
与危险和孤独相伴的科考队员
对人类来说,极地总是与危险相伴,即使有着丰富的经验,也难免遭遇意外。1928年,功成名就的阿蒙森为营救自己的好友、曾一同前往北极的意大利探险家翁贝托·诺毕尔(Umberto Nobile),乘飞机前往北极地区,从此失踪。
近100年后的今天,尽管科技水平和保障能力已经大幅提高,不期而遇的风险仍然是每个极地科考人员面临的一大挑战。在新奥勒松所在的斯瓦尔巴群岛,几乎每年都有北极熊伤人的事件发生,也有一些人为了自卫,不得不开枪射杀突然遭遇的北极熊。因此,包括黄河站在内,新奥勒松小镇上所有建筑都不上锁,以供遭遇危险的人进屋躲避。所有的房门都向外开,因为北极熊只会推门,不会拉门。
黄河站夏季站长、中国极地研究中心副研究员何昉讲述了今年夏天发生的一件事:一天早晨,科考队员们乘船去冰川做实验,而他在站内留守。另一个科考站——德国法国联合站的一位队员急匆匆跑来告诉他,冰川附近的观测小屋附近发现了一头正在撕咬驯鹿尸体的北极熊,可能对科考队员造成威胁。由于当地没有手机信号,他立即用对讲机紧急通知考察队员们尽快回到站里,幸好提醒及时,队员们避免了与北极熊“狭路相逢”。
冰川融化也是夏季科考的一大挑战。“我们有很多的科考项目需要走到冰川的前缘,甚至在冰川上进行一些采样作业,夏天冰川融化比较厉害,风险就很大。”何昉回忆说,冰川裂隙有时候光凭肉眼看不清楚,行走时有可能失足跌入裂缝。
在医疗条件有限的极地,当意外发生时,不同国家的科考队员会守望相助,共渡难关。李斌记得他2015年至2016年在南极中山站时,遇到一起某国科考队员受重伤的紧急情况。当时邻近的中国、俄罗斯、印度三个科考站的随队医生会诊,对该队员进行紧急抢救,为其转运回国赢得了时间。当得知该队员回国后历经多次手术终于转危为安,每位参与救治的队员都松了一口气。“救治他的时候,我一直在手术室,当时非常紧张,伤者手臂的骨头伸出来把队服都戳破了,让我非常难过。”李斌回忆道。
除了危险的考验,人在长期处于极夜时,心理和生理上都会面临巨大挑战。这一点,在南极中山站、长城站和北极黄河站均有过越冬经历的何昉深有体会:“尤其是在北极黄河站越冬时,站里往往只有一个人,要在没有白昼的情况下待好几个月,需要很好地调整自己的心态,并时刻校准自己的生物钟,才能适应这种不分昼夜、与世隔绝的环境。”