相輔相成：深空探測(cè)與行星科學(xué)

人們心系答案，開展深空探測(cè)，以精細(xì)尖端的技術(shù)構(gòu)筑龐大浩繁的工程，將人類的感知拓展延伸到太陽系的行星、衛(wèi)星、矮行星、小行星、彗星等天體。那些極具熱情又富有想象力的科學(xué)家，研究這些感知結(jié)果，將其融入我們的知識(shí)體系，革新我們的觀念，升級(jí)我們的答案，再指明未來探測(cè)方向。從而形成了一個(gè)專門的學(xué)問，叫作“行星科學(xué)”。

行星科學(xué)何時(shí)誕生？盡管伽利略有時(shí)被稱為“行星科學(xué)之父”，但是人們通常認(rèn)為現(xiàn)代行星科學(xué)建立于?20?世紀(jì)?60?年代末—70?年代初。如果要精確到年，應(yīng)當(dāng)是?1969?年。這一年，雖然距離伽利略仰望星空已有?360?年之遙，距離蘇聯(lián)首次撞月也過去了?10?年，但是?3?個(gè)標(biāo)志性的事件真正為行星科學(xué)奠定了基礎(chǔ)。①地球板塊構(gòu)造理論的建立。板塊構(gòu)造是人類理解行星地球整體行為的一座思想高峰，它勾畫了一個(gè)多圈層時(shí)空耦合的行星，物質(zhì)和能量在各圈層和圈層間不斷循環(huán)。我們生存的家園并非祥和寧靜，而是一直在進(jìn)行滄海桑田的變遷。②美國天文學(xué)會(huì)宣布成立行星科學(xué)部。新的行星科學(xué)部秉持開放包容的理念，降低會(huì)員費(fèi)和入會(huì)條件，號(hào)召天文學(xué)、地球科學(xué)等所有相關(guān)領(lǐng)域研究人員共同加入，也包括了一些后來在深空探測(cè)中數(shù)建奇功的業(yè)余愛好者。③“阿波羅?11?號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)首次載人登月。“阿波羅登月計(jì)劃”共分?6?次將?12?名宇航員送上月球，采回?382?千克月壤，在月表進(jìn)行了大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)，奠定了行星科學(xué)研究的基礎(chǔ)。并且載人登月還造成了極大的公眾影響力，對(duì)行星科學(xué)人才培養(yǎng)和經(jīng)費(fèi)保障都形成了極為有利的局面。

行星科學(xué)因何誕生？1958?年，美國宇航局決定對(duì)太陽系進(jìn)行深空探測(cè)之后，第一項(xiàng)工作是尋找科學(xué)家，但是“l(fā)ooked around for … people to do the science and found no＆shy；body（到處找人卻發(fā)現(xiàn)無人可找）”；于是，美國宇航局不得不“cajole … and provide enormous incentives for people to… work on planetary science（引誘……和巨額激勵(lì)那些愿意做行星科學(xué)研究的人）”。這項(xiàng)策略無疑取得了很好的效果，許多年輕的科學(xué)家和研究生都加入到這個(gè)隊(duì)伍中來，成長(zhǎng)為美國第一批行星科學(xué)家。1960?年，美國第一個(gè)行星科學(xué)研究機(jī)構(gòu)——月球與行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室在美國亞利桑那大學(xué)成立，該實(shí)驗(yàn)室至今仍是世界行星科學(xué)研究機(jī)構(gòu)中的佼佼者。1972?年，依托該實(shí)驗(yàn)室又成立了第一個(gè)行星科學(xué)系，標(biāo)志著行星科學(xué)人才教育培養(yǎng)體系的開端。其辦學(xué)模式為：一線科學(xué)家上講臺(tái)，研究生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室科研，教學(xué)和研究圍繞正在進(jìn)行的探測(cè)任務(wù)展開。該系為數(shù)十個(gè)深空探測(cè)任務(wù)提供了科學(xué)支撐，也保證了高質(zhì)量的科學(xué)成果產(chǎn)出，可以說是當(dāng)代大學(xué)發(fā)展中“科教融合”的一個(gè)極為成功的案例。

行星科學(xué)與深空探測(cè)是什么關(guān)系？從美國相關(guān)科學(xué)發(fā)展的歷史角度看，二者關(guān)系雖然密不可分，但仍然可以從?3?個(gè)層面來觀察。①深空探測(cè)催生了行星科學(xué)。行星科學(xué)根植于天文學(xué)和地球科學(xué)兩大學(xué)科。天文學(xué)視角相對(duì)宏觀，通過研究行星來理解太陽系乃至宇宙的起源和整體演化，典型問題如太陽系內(nèi)外行星宜居帶、行星軌道遷移等；而地球科學(xué)更注重行星本身細(xì)節(jié)，通過研究行星來理解地球與行星的起源和整體演化，典型問題如行星多圈層耦合、行星宜居環(huán)境起源與演化等。深空探測(cè)的科學(xué)目標(biāo)并不局限于任何學(xué)科，所采用的技術(shù)手段也多種多樣，以天文學(xué)和地球科學(xué)為主的眾多學(xué)科交匯融通，催生了行星科學(xué)，即行星科學(xué)脫胎于傳統(tǒng)學(xué)科體系。②行星科學(xué)牽引了深空探測(cè)。行星科學(xué)的研究目標(biāo)決定了探測(cè)方式，引領(lǐng)探測(cè)技術(shù)發(fā)展。我們熟知的例子正是“阿波羅登月計(jì)劃”。參與該計(jì)劃的約有?2?000?多家企業(yè)、200?多所大學(xué)和?80?多個(gè)科研機(jī)構(gòu)，總?cè)藬?shù)超過?30?萬。該計(jì)劃促進(jìn)了許多領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，催生了液體燃料火箭、微波雷達(dá)、無線電制導(dǎo)、合成材料、計(jì)算機(jī)、無線通信等一大批高科技工業(yè)群體。后來通過該計(jì)劃取得的技術(shù)進(jìn)步成果轉(zhuǎn)向民用（4?000?余項(xiàng)高科技專利、技術(shù)被轉(zhuǎn)為民用），帶動(dòng)了美國整個(gè)科技的發(fā)展與工業(yè)繁榮。③行星科學(xué)與深空探測(cè)相輔相成。沒有深空探測(cè)，行星研究就只能停留在望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，即使歷經(jīng)?360?年也無法形成獨(dú)立學(xué)科。沒有行星科學(xué)，深空探測(cè)就只能停留在美蘇爭(zhēng)霸階段，美蘇兩個(gè)深空探測(cè)大國興衰的分水嶺正是在于行星科學(xué)的建立與發(fā)展。行星科學(xué)在深空探測(cè)任務(wù)的目標(biāo)規(guī)劃、實(shí)施保障、成果產(chǎn)出?3?個(gè)方面都起到關(guān)鍵作用，而深空探測(cè)又是行星科學(xué)信息來源的基礎(chǔ)，決定了行星科學(xué)的發(fā)展速度和水平。