第二章 黄河站的发现

从阿尔塔继续向北一千二百公里跨过白令海，就会来到常年冰雪覆盖的斯瓦尔巴群岛。这里人烟稀少，但对全球科学界来说却是一块奇妙的土地。在小小的斯瓦尔巴机场南边仅仅一公里的雪坡上，突兀地竖起一座几何形的混凝土建筑，看起来像是某处外星人遗迹。建筑前有一条像跳板的短短步道入口，两边以简单的扶手栏杆围住。要是冬天来这里，会看到入口上方的装置中光纤发出的绿松色和白色的奇幻光效，而若是在夏夜来此，更有可能看到其中不锈钢和棱镜映射的极光—这个装置被命名为“永恒的反射”。

如果有幸被邀请进入这里，你会发现地下是一片大约1000平方米的空间，储存了一百多万份种子样本。它们被真空密封在三层铝箔包装中，然后置于金属架上的塑胶容器内。斯瓦尔巴全球种子库兴建的目的就是为了防止某些种子因为战争或自然灾害而永久遗失，所以也被称为“末日种子库”，它也很容易被联想成植物的诺亚方舟。

从末日种子库再往西北方向二十公里，会来到斯瓦尔巴群岛中的斯匹次卑尔根岛的范畴。新奥勒松小镇就坐落其上。

1925年，一位段祺瑞政府派员代表中国签署了《斯匹次卑尔根群岛条约》。条约规定缔约国在承认挪威对群岛主权的前提下，可以享有在此开展科学调查活动的权利。这名戴着黑色圆礼帽的中国人一定想不到，斗转星移近八十年后的2004年，中国会在斯匹次卑尔根群岛建成黄河科考站，也成为第8个在此建立北极科考站的国家。黄河站坐落在一座二层小楼里，这栋曾是煤矿工人宿舍的房子门口有一对富有中国特色的石狮，在当地赫赫有名。

当周正和雅伦沉醉于宏伟极光之时，几位黄皮肤黑头发的同胞也在此观察到了这片天象。此时虽然已是夜晚，黄河站的三名驻站科学家却没有在休息，而是怀着激动审视缪子、中子和电磁粒子探测器不断产生的观察结果。当宇宙射线进入地球大气层，这些地外高能粒子会与空气分子碰撞并产生次级粒子—这几台探测器正是根据这个原理来监测宇宙射线到达地表时的情况。通过测量单位面积内的簇射粒子数目、分布范围和密度，可以反推出原初宇宙射线的能量。黄河站此时观测到的射线强度已经远超平常，许多粒子达到超高能级别。

“看这个！”站长王斌博士指着屏幕道，刚刚一个粒子的能量达到210 EeV电子伏特，已经相当接近有史以来观测到过最大能量的宇宙射线粒子。后者是1991年在美国犹他州观察到的，能级高达3.2×1020电子伏特（320 EeV），被戏称为“我的上帝啊粒子”（Oh-My-God particle）。它的能量比人类最大的粒子对撞机LHC（Large Hadron Collider）能制造的能量最高的质子还大四千万倍。

几个人没兴奋多久，一个更大能级的粒子被记录，“270！”

“NMDB论坛上已经刷屏了！”，孟维博士道，“很多监测站都观察到了100 EeV以上的粒子，我们附近的AWIPEV站观察到了290 EeV的粒子，而且上限还在提高。”

NMDB（实时中子监测数据库）是一个跨国联盟，旗下有超过50个中子监测站，分布在世界各地，其中的AWIPEV站由法国和德国合作，也在新奥勒松。新奥勒松小镇人口不过百人，大部分都是在这里研究的科学家和工作人员，互相之间都很熟悉。

“380!”，卢超博士喊道，”新纪录！”

许多NMDB旗下的监测站已建成数十年，这样的能级已经超出监测上限，但黄河站作为新锐站，拥有最先进的监测仪。

“410！”

“430！”

随着纪录不断被刷新，三人最初简单的兴奋已经变得有些麻木，然后又变成惊疑。这绝不是正常现象。如此强度和通量的宇宙射线会给地球生物带来巨大的危险，更不用说精密电子设备。

如同为了提醒他们射线的危险性，房间里的灯光忽然熄灭，窗外传来阵阵爆响，三人快步走到窗口望去，整个小镇陷入黑暗。

“应该是电路设备被高能粒子破坏了”，孟维道。

黄河站的核心设备有不间断电源保护，能够在公共供电中断情况下持续工作数小时。其余设备和灯光、取暖可以通过备用柴油机供电，但需要人工发动和切换。

“我去发动柴油机”，卢超道。

“好”，王斌道，“我马上向上级汇报刚才的发现。”

2026年春节期间宇宙射线爆发的高峰期持续了大约两个小时，世界各地都监测到了远超平时的射线强度，其中中国北极黄河站测到了430 EeV的新记录。世界卫生组织为此专门发布报告，预计在接下来的五年内，极地地区人口罹患癌症的概率仅因这一起单一事件就增加了0.1%，新生儿发生畸形、智力障碍的可能性同样有所增加。地球磁场对宇宙射线和太阳辐射有一定屏蔽作用，而极地地区的磁场远弱于赤道地区，这也是为什么极光通常出现在极地。

中国科学院和国家航天局共同在BJ紧急举办专题研讨会，重点讨论此次宇宙射线，以及未来类似事件对人民生活和航天工程的影响和对策。

来自北极黄河站的王斌博士向大会汇报了当晚的发现。他总结道，“这次观测颠覆了以往对宇宙射线的许多认识。过去大部分宇宙射线的能级在10 MeV到10 GeV电子伏特之间，极少能达到1 EeV。在本次爆发中，仅黄河站就观测到了上百个超过1 EeV的粒子，最高达到破纪录的430 EeV。另外值得警惕的是，这起大通量、高强度爆发发生在太阳活动比较活跃的时期，我认为爆发的源头值得研究。”太阳活动较强时，会释放大量带电粒子和增强磁场，形成一个比低谷期更强大的磁泡，这个磁泡能有效阻挡和偏转宇宙射线，使得到达地球的宇宙射线通量明显减少。反过来思考，如果在太阳活跃期都能达到这样的粒子通量，那这次爆发原本的样子更令人忧虑。

来自中科院国家天文台的许稼博士接着发言道，“众所周知，宇宙射线的来源方向过去很难确定，因为深空粒子在抵达地球之前会受到各种大质量星体引力偏转。我们对大致方向的星体做了大量观察并和爆发前比对，目前有几个理论，我认为最有可能的是距离我们1.6亿光年的距离有两颗中子星发生碰撞。大约1年前，中法天文卫星和费米伽马射线太空望远镜都曾经观测到来自那个方向的伽玛射线暴，地球上的LIGO干涉仪则几乎同时探测到了相应的引力波事件。”中法天文卫星也称为天基多波段空间变源监视器，是一个中法合作项目，由许稼所在的中科院国家天文台和法国国家空间研究中心各自负责科学应用系统建设和运行。

他身边中科院高能物理研究所的曾真博士举手道，“我补充一句，大家知道高能所在稻城海子山建有高海拔宇宙线观测站LHAASO，大约1年前我们也观察到了大量超过1拍电子伏特的伽马光子。219期间，我们的探测器，包括地面簇射粒子阵列、水切伦科夫探测器、广角切伦科夫望远镜获得的数据都与黄河站数据互相印证，而且成功地把发射源缩小到了0.01度范围内。” 1“拍”也就是10的15次方。

许稼道，“谢谢曾博士的补充。另外我们知道，伽马射线以光速运行，而宇宙射线大部分是质子，速度低于光速。如果它们确实同源，而在这么远的距离上短短1年后我们就观测到宇宙射线，说明质子的速度非常接近光速，对应的能量也很强。”伽马射线是波长最短的电磁波，本质是光子，往往来自原子核衰变或天文事件。在伽玛射线暴最初的闪光过后，还会留下时间更长、波长更长的“余辉”，其中包括X光、紫外光、可见光等等。通过分析伽玛射线暴可见光余辉的红移，可以推算爆发来源的距离。而两个像中子星这样的致密天体高速运动和剧烈相互作用时，会产生强烈的时空涟漪—也就是引力波，它同样以光速传播，能够在地球上被探测到。

一位来宾举手道，“我是李彦，来自科技部—在这么远的距离，我们却测量到了大量超高能宇宙射线粒子，这不是违背了GZK理论极限吗？”GZK极限认为宇宙射线所带的能量如果超过阈值50 EeV电子伏特，会与宇宙微波背景的光子发生相互作用。这样的作用会持续发生，一直到射线粒子的能量低于阈值。换言之，超高能宇宙射线粒子只可能产生于离地球较近的位置。

“是的”，许稼道，“如果我们的假设成立，人类对宇宙射线传播的理解需要修订。但在这个方向我们确实没有观察到其它可能的发射源。”

另一位来宾举手道，“我是航天局的沈嘉，如果这次爆发来自两颗中子星碰撞，那么可以认为是偶然和孤立事件、没有长期后续影响对吗？”

许稼道，“就这起碰撞来说是的，但是我们还不清楚在那个方向究竟发生了什么。事实上，我们观测到的可见光余辉经过了引力弯曲，估计在我们和实际碰撞点之间存在至少一个超大型黑洞，这个黑洞的遮挡和对大部分光线的吸收使得我们无法直接观测到目的地…”

正在此时，王斌插嘴道，“抱歉，许博士”，他举着手机，表情有几分震惊，“黄河站发来消息，我的同事们再次观测到宇宙射线风暴，强度又破了纪录，目前最高已经达到490 EeV！”

他的话如一石激起千层浪，数十位听众们纷纷开始议论：

“确认了吗？”

“这不可能是巧合！”

主持人不得不道，“请大家安静！”

曾真道，“我刚刚也收到了同事发来的消息，确认了王博士的信息，粒子来源方向和上次基本一致，这说明还有其它关联事件在发生。”

“有没有可能是同一事件，但是粒子流在不同传播路径中受到的引力影响不同，所以先后到达地球？”李彦问道。

“既然粒子来源方向和上次基本一致，我倾向于认为不是路径原因，这应该是两起不同但之间有关联的事件。”许稼道。

“什么样的关联？”

许稼沉吟片刻道，“我们不能轻易下判断，还需要观测和运算。”

沈嘉有些着急地插嘴道，“这对我们的航天员是生死攸关的大事，如果这样的宇宙射线会继续发生，我们得把他们紧急撤离空间站。另外如果持续时间长，空间站本身的维护也会是大问题。”

另一人附和道，“我来自中国卫星导航系统管理办公室，这次爆发对北斗系统影响很大，必须尽快研究。”

又一位听众道，“不光是天上的，这样强度的辐射已经对群众生命安全造成威胁，找到根源刻不容缓啊！”

许稼道，“我理解大家的心情，但我们的结论必须从海量数据中提炼，计算量很大。”

这时一位青年学者举手道，“许博士，我是来自国家超级计算深圳中心的周正，算力方面我们可以提供支持。”

自从1983年中国研制成功银河一号超级计算机，在这个领域已经取得了令世界瞩目的成就。除了银河系列外，天河系列、神威系列都达到世界领先水平。曙光系列中的曙光E超级计算机部署在国家超算深圳中心，运行速度达到每秒200亿亿次，刚刚于2026年元旦投入运行，速度远超目前部署在中科院超算中心的曙光2000。

“非常感谢”，许稼由衷地道。中国虽然在超算领域算力进步很快，但需求也同样在高速增长。有了深圳中心的支持，可谓如虎添翼。

会后决定，由科技部牵头成立“219项目”，各支持单位指定骨干力量进行合作，深入研究始于2026年2月19日的高能宇宙射线成因和影响。