宇宙透镜中的地球

阿德莱德探路者

天文学与地质学共享永恒的时间。
在天文学中，距离等于时间。我们今天捕捉到的5000万光年外的恒星光芒，是那颗恒星5000万年前发出来的。
而光速是天文学的同位素。正如地球上的同位素以固定的速率衰变一样，宇宙中的光以恒定的速度传播。因此，天文望远镜就像时光机器一样，可以拾取已经传播了数十亿年的光，然后再传递到我们的眼睛或相机中。
借助哈勃太空望远镜和大型的自适应光学望远镜，我们正在观察距离我们5500万光年的室女星系团星系中的恒星——看看它们在地球“下第三系”“始新世”那会正在发生着什么。在那个时期，地球上最古老的灵长类动物生活在今天的中国，成年的灵长类仅有28克重。
回到过去的岁月
对于观星者来说，总是将遥远星体与光传播的年数联系起来。在这里，我们不看时间只看距离。有趣的是，我们今天所看到的星体发射出来的光，当它们刚离开这个星体的时候，地球正处在什么样的状态呢？
最新（距离今天最近）的地质时代是新生代。

新生代中的第四纪从258万年前到现在。在第四纪，全新世是当前纪元，包含最近的1.17万年。通过将光的传播时间转化为距离，全新世覆盖了我们肉眼可以看到的恒星，以及通过业余的望远镜可以看到的银河系中的大部分疏散星团和星云。
更新世，俗称“冰河时代”，包括了距离我们1.17万光年至258万光年的所有物体。含银河系周围的整个球状星团——除了NGC 6397和M4，它们的光大约有7000～8000年的历史（此时地球处在新石器时代）。

在夏季最受欢迎的武仙座球状星团（M13），距离我们有2.2万光年。那时候的地球，大量的猛犸象和乳齿象在加拿大以南的北美森林和草原上游荡。
更远的地方，直径22万光年的仙女座星系（M31）距离我们有254万光年。这意味着它的远旋臂发出的光来自上新世晚期，而前旋臂发出的光则来自更新世！
时光继续倒流，我们来到了上新世时期，从533万年前到258万年前。在此时的地球上，巨大的犰狳、雕齿兽在整个南美徘徊。三角座星系（M33）距离我们273万光年，因此它处在这个范围。NGC 604是M33内巨大的电离氢区域，虽然距离较远，但仍然可以通过小型望远镜看到。

接下来是中新世，从2300万年前到533万年前。海洋中最可怕的动物之一——巨齿鲨此时正在捕食大型鱼类和海洋哺乳动物。将这段时间转换为以光年为单位的距离，可以将天空中一些最明亮的星系封装起来，例如位于大熊座的波德星系（M81）和不规则星系（M82）。它们都在1200万光年外，在浩瀚无垠的宇宙中“双宿双飞”。M81是椭圆形的，具有明亮的内核；M82像细长的雪茄，也被称为雪茄星系。

下一纪元，渐新世，从3390万年前至2300万年前。旋涡星系（M51），距今2300万光年，恰好位于这一纪元和中新世交界处。M51的旋臂通过小型望远镜很容易看到。在地球上，美国南达科他州的荒地和北部平原是成群的岳齿兽——它们是奇特的猪状哺乳动物，与骆驼密切相关。
始新世是从5600万年前到3390万年前。相对于以上的时期，它所包含的光来自更明亮的星系，因为室女星系团的中心在其范围之内。M84、M86和椭圆形的M87是这个星系团核心中可见的最明亮的星系，它们距离地球约5400万光年。这段时间的地球上，一个巨大的湖泊覆盖着今天美国科罗拉多州、怀俄明和犹他州的部分地区，其岸边生长着今天植物的祖先。怀俄明州巨大的煤炭也来自这个时期，后来变成煤的植物那时还活着。

接下来，我们到达了古新世，从6600万年前到5600万年前。这个时期，我们可以用望远镜看到一个引人入胜的天体，那就是天兔星座中最明亮的星系——NGC 1964。它柔和的光芒来自于恐龙灭绝后的100万年。
可怕的蜥蜴时代
时间再往前走，我们进入到恐龙时代。它包含三个不同的时期：白垩纪（1.45亿年—6600万年前），侏罗纪（2.01亿年—1.45亿年前）和三叠纪（2.52亿年—2.01亿年前）。
从白垩纪向我们发出的光来自8300万光年外的棒旋星系NGC 4027（位于乌鸦座）和1.05亿光年外的因碰撞形成的星系NGC 520（位于双鱼座）。通过小型望远镜，我们可以看到它们都有着奇特的形状。地球上，此时正是霸王龙、三角龙和慈母龙的时代。此外，最早的开花植物也开始大量出现。

在侏罗纪，来自长蛇-半人马座超星系团的光开始了它前往地球的旅程。该超星系团中，离我们最近的星系距离大约是1.76亿光年，最大的星系NGC 3312则距离我们1.94亿光年。在地球上，这时的“侏罗纪公园”是真实的：一片郁郁葱葱的土地，长满了看起来像是菠萝树和棕榈树的杂交品种——苏铁。异特龙、雷龙和甲龙等在这里游荡。
三叠纪中期，英仙座星系团（Abell 426）中最亮的成员——英仙座A（NGC 1275）发出的光，天文爱好者可以通过6英寸（或更大）口径的望远镜在较暗的地方观察到。地球上，最早的一些恐龙，例如海洋中的棘龙和蛇颈龙、陆地上的双脊龙，在这束离开NGC 1275时就已经出现了。
比恐龙时期更早
恐龙之前的那个时期是二叠纪，从2.99亿年前至2.52亿年前。在此时期，希克森88号——宝瓶座中六个星系组成的紧凑星系，从2.74亿光年远发出光我们刚刚看到。在二叠纪末期，地球发生了二叠纪-三叠纪大灭绝事件，这是地球有史以来规模最庞大的一次物种灭绝。古生物学家估计，超过90％的海中生物以及70％的陆生脊椎动物一下子就消失了。

二叠纪之前是从3.59亿年前至2.99亿年前的石炭纪。后发星系团（Abell 1656）是一个包含1000多个星系的星系团，距离我们3.36亿光年，在这个时期范围内。它的两个最亮的成员NGC 4878和NGC 4889在黑暗的天空下可以通过中型望远镜看到。之所以叫这个时期为“石炭纪”，是因为地球上的煤层就是从这个时期开始酝酿的。同样在这时期，海底生活着许多海百合，它们死后的沉积形成了厚厚的石灰岩地层。

鱼类统治的时代
继续往前是泥盆纪，有时又称为“鱼类时代”，从4.19亿年前到3.59亿年前。大多数现代鱼类的起源都可以追溯到这个时期。在这一时期发出光并且这些光刚刚到达地球的一组天体是Abell 2634，这是一个位于天马座的星系，距离我们4.15亿光年。28厘米口径（或更大）的望远镜在黑暗的天空可以看到NGC 7720，是Abell 2634中最亮的成员。

在志留纪期间，从4.19亿光年到4.43亿光年这个范围内发出并到达我们地球的光，通过业余的望远镜都能看到。大熊座中的Abell 1185位于这个范围。Abell 1185也是狮子座超星系团的八个星系团中最亮的，它最亮的星系是NGC 3550，但最有趣的成员是NGC 3561——被称为“吉他”，它由一对引力相互作用的星系组成，并散发出只有在照片中可见的羽状流。此时期的地球上，第一批硬骨鱼闪亮登场，陆地上则出现了具有能够携带水分和养分的植物。
地球生命的开端
剩下的两个最早的地质时期是奥陶纪（4.85亿年前～4.43亿年前）和寒武纪（5.41亿年前～4.85亿年前）。
在相应的距离内，NGC 7016是摩羯座中一个巨大的椭圆星系，距离我们4.8亿光年。它附近的NGC 7017，是一个环状星系。此外还有双椭圆星系NGC 7018——它们都位于Abell 3744星系团内，用业余的大型望远镜就可以看到。

在稍远的5.08亿光年处，是武仙座星系团，也称为Abell 2151。它的成员NGC 6041最亮，是巨大的椭圆形星系，能够通过业余的大型望远镜观察到。在地球上，奥陶纪的生命比其它任何时期都更加多样化。珊瑚、苔藓和最早的脊椎动物此时出现。在寒武纪发生了“寒武纪生命大爆发”，听起来像是古代的超新星爆发，但实际上，就在这个时期，生命发展出了壳，同时化石在沉积岩中变得很常见。
到目前为止，我所描述的所有的“代”、“纪”、“世”，都可以归属于显生宙（始于5.41亿年前）。在此之前的每一刻——从46亿年前地球形成到显生宙的开始——都属于前寒武纪。
距离超过5.41亿光年，即使最亮的星系，孔径小于20英寸的望远镜，都不容易观察到。但是，我们可以看到类星体，即某些星系的超亮内核。
第一个被发现的类星体3C 273位于室女座，尽管它看起来像一颗亮度为11.6级的星体，但它距离我们超过2.4亿光年。因此，它的光离开它射向地球时，地球上最高级的生命还只是蓝藻（它将地球大气中的二氧化碳转变为氧气，使得整个地球大气从无氧状态发展到有氧状态，从而孕育了一切好氧生物的进化和发展）。

最后一个挑战是，尝试在鹿豹座中找到类星体HS 0624+6907，它与冥王星的亮度差不多。最重要的是，它离我们有45.6亿光年。因此，我们观察到的光与我们地球的年龄差不多。
相对于星体的距离，人们似乎更感兴趣的是它的亮度、大小和形状。因此，但我们抬头观察天空时，不要忘记了时间这第四维度。它可以把我们和我们脚下的历史联系起来——当我们看着遥远的星体射出来的光时，我们是否知道，这束光刚离开这个星体的时候，我们脚下的这片土地，当时正发生着什么。