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阿塔卡馬沙漠沿著智利太平洋海岸延伸 1,600 公里。極度乾燥與高海拔造就了類似火星的環境，被用於天文觀測與太空探索測試。
智利北部的安托法加斯塔（Antofagasta）地區，由一片長達 1,600 公里的鹽盤、長英質熔岩和沙丘高原所主導。阿塔卡馬沙漠（Atacama Desert）擁有地球上最乾燥的非極地環境之稱。東側的安地斯山脈（Andes Mountains）與西側的智利海岸山脈（Chilean Coast Range）形成了雙重雨影效應，阻擋了降水進入盆地。秘魯涼流（Humboldt Current）冷卻了太平洋上空的空氣，防止海洋水氣形成雨雲。這種地理陷阱將年平均降雨量限制在僅 1 毫米。中部地區的某些氣象站甚至數十年未記錄到任何降水。極端的乾旱使得最高峰無法形成冰川。奧霍斯-德爾薩拉多山（Ojos del Salado）海拔高達 6,893 公尺，卻完全沒有永久性冰層。
遊客抵達後立即面臨極端的環境條件。在無雲的天空下，日間氣溫通常達到 30°C，日落後則驟降至 -15°C。該地形位於高海拔地區，需要生理適應。聖佩德羅-德阿塔卡馬（San Pedro de Atacama）是沙漠探險的主要基地，距離卡拉馬（Calama）機場 100 公里，海拔 2,400 公尺。前往埃爾塔蒂奧間歇泉（El Tatio Geysers）的行程需要攀爬陡峭的山隘，達到 4,320 公尺的高度。稀薄的空氣和強烈的紫外線需要身體上的準備。高山症對遊客構成嚴重風險。頭痛、噁心和頭暈經常打亂規劃不周的行程。
這裡的景觀宛如外星環境。NASA 在永蓋站（Yungay Station）測試行星探測車和鑽探設備，因為土壤成分與火星表面極為相似。遊客可以漫步在鹽山脈（Cordillera de la Sal），在那裡，風蝕的鹽晶體在氣溫變化下會發出碎裂聲。塞哈爾潟湖（Laguna Cejar）含有高鹽度水，使人體能毫不費力地漂浮在水面上，仿如死海。1 月和 2 月「阿爾蒂普拉諾冬季」（Altiplanic Winter）期間的突發洪水會毫無預警地沖毀土路。在開車進入沙漠之前，請務必查看 CONAF 官方網站了解每日公園關閉資訊。
人類在這個乾旱地區的生存歷史可追溯至數千年前。沿海的狩獵採集者在西元前 7,020 年左右製作了欽喬羅（Chinchorro）木乃伊。這些人工保存的遺體比埃及木乃伊製作技術早了數千年。欽喬羅人小心地取出內臟，用木棍加固骨架，並在屍體上塗抹黑色錳礦或紅色赭石。在內陸，阿塔卡馬人（Atacameño）或稱利坎安泰人（Lican Antai），於西元前 500 年左右在河流綠洲建立了永久定居點。他們設計了先進的灌溉渠道和梯田耕作系統，在嚴酷的環境中種植玉米、藜麥、南瓜和苜蓿以供牲畜食用。
19 世紀末，工業利益暴力地改變了該地區。沙漠地殼下蘊藏著大量的硝酸鈉，即硝石。這種寶貴資源推動了全球炸藥和農業肥料的生產。對這些礦藏的控制引發了 1879 年至 1883 年的太平洋戰爭。智利對抗玻利維亞與秘魯的軍事聯盟。智利軍隊取得勝利，吞併了整個安托法加斯塔地區，並永久切斷了玻利維亞通往太平洋的通道。1904 年《和平友好條約》所確立的邊界至今仍然有效。
領土征服後，隨之而來的是大規模的採礦熱潮。成千上萬的工人遷移到沙漠中從地底開採硝石。礦業公司建造了超過 170 個龐大的公司城鎮，配備了劇院、公共市場和廣泛的鐵路網絡。1910 年代德國合成硝石的發明，一夜之間導致智利出口產業崩潰。到了 1930 年代，礦業公司將這些聚落遺棄給沙漠風沙。亨伯斯通和聖勞拉（Humberstone and Santa Laura）如今作為聯合國教科文組織世界遺產鬼鎮而存在。沙子吹過沒有屋頂的加工廠和空蕩蕩的工人營房。
現代經濟活動集中在鋰礦開採、天文學和國際旅遊業。阿塔卡馬鹽湖（Salar de Atacama）擁有全球近三分之一的已知鋰儲量。巨大的鹽水池在沙漠陽光下蒸發，留下了電動車電池所需的濃縮礦物質。高海拔和零光害吸引了國際太空機構來到高原。阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）天文台在查南托高原（Chajnantor plateau）海拔 5,000 公尺處運作 66 座無線電天線。公共導覽於週末進行，需至少提前兩個月在網上預約。
鹽分、沉積岩和火山灰構成了這片 105,000 平方公里的盆地。阿塔卡馬鹽沼（Salar de Atacama）佔地 3,000 平方公里，是地球上第三大鹽灘。地表覆蓋著一層厚厚的岩鹽，經過數千年的極端蒸發，形成了鋸齒狀的多邊形脊。在這層粗糙的地殼下，蘊藏著富含鋰、鉀和鎂的地下滷水。在查薩國家保護區（Chaxa National Reserve）的淺潟湖中，三種獨特的紅鶴——安地斯紅鶴、智利紅鶴和詹姆斯紅鶴——以水中的微小滷蟲為食。
火山活動劇烈地塑造了安地斯山脈沿線的東部邊界。埃爾塔蒂奧（El Tatio）地熱區擁有 80 個活躍的間歇泉和數百個沸騰的泥漿池。黎明時分，沸水從冰凍的地面噴湧而出，形成高聳的蒸汽柱，直衝入冰冷的晨間空氣中，高度可達 10 公尺。再往南，月亮谷（Valle de la Luna）展示了由風力和古代洪水雕琢而成的沉積岩地層。氧化鐵和其他礦物質將沙丘和岩石露頭染成了深紅、紫色和純白色。彩虹谷（Valle del Arcoíris）展現了構造抬升的地貌，綠色的氧化銅、紅色的黏土和白色的碳酸鈣在峽谷壁上形成了鮮明的條紋。普里塔馬溫泉（Puritama Hot Springs）與乾燥的岩石形成了鮮明對比，八個天然溫泉池的水溫維持在 33°C，流經隱蔽的火山峽谷。
高原上空的大氣層完全沒有水分，濕度經常降至 1% 以下。這種極端的乾燥防止了雲層形成和大氣畸變，每年有超過 300 個完全晴朗的夜晚。紫外線指數經常超過 11，需要嚴格的防曬措施。觀星活動極度依賴這種純淨的能見度。月光會完全掩蓋銀河和較暗的星座。建議在新月期間預訂天文導覽，透過高功率專業望遠鏡觀賞麥哲倫星雲、木星衛星和土星環。
原住民宇宙觀將這片嚴酷的景觀視為一個有生命、會呼吸的實體。利坎安泰人（Lican Antai）將高聳的火山，特別是利坎卡武爾火山（Licancabur），視為守護祖先。這座海拔 5,916 公尺的成層火山矗立在聖佩德羅-德阿塔卡馬（San Pedro de Atacama）上方的天際線上。前印加時代的祭司曾攀登至其冰凍的火山口湖進行宗教儀式並留下祭品。像 12 世紀的基托爾堡壘（Pukará de Quitor）這樣的石砌堡壘，守衛著戰略性的河谷。原住民建築師堆疊未經雕琢的凝灰岩，以抵禦入侵的印加軍隊，以及後來在 1540 年由佩德羅·德·瓦爾迪維亞（Pedro de Valdivia）率領的西班牙征服者。原住民昆扎語（Kunza）在 20 世紀已滅絕，但其詞彙仍保留在周圍山脈和鹽灘的名稱中。
當代藝術和建築直接反映了這種極端環境。沙漠之手（Mano del Desierto）是一座 11 公尺高的鐵與水泥雕塑，矗立在安托法加斯塔（Antofagasta）以南 75 公里的荒涼沙地上。智利雕塑家馬里奧·伊拉拉薩瓦爾（Mario Irarrázabal）於 1992 年設計了這隻巨手，以表現人類在廣袤空間中的脆弱、悲傷與孤獨。在沙漠城鎮中，居民完全使用當地的土磚（adobe）建造房屋。建於 17 世紀的歷史悠久的聖佩德羅教堂，其牆壁由泥磚砌成，屋頂則由仙人掌木製成，並用皮帶綑綁。厚實的泥磚能調節極端的溫差。牆壁在酷熱的白天吸收強烈的太陽熱能，並在寒冷的夜晚緩慢釋放到室內。
缺水問題決定了日常生活和當地的環境法規。保護條例嚴格限制人類進入脆弱的生態區。走在標記路徑之外會破壞需要數十年才能自然恢復的脆弱鹽殼。原住民社區直接管理許多高原潟湖和溫泉。請攜帶足夠的智利披索現金用於支付鄉村入口費用，因為這些偏遠的檢查站缺乏行動通訊服務，且不接受信用卡。
NASA 使用 Yungay 站來測試火星探測車，因為當地的土壤成分與火星表面極為相似。
新克羅（Chinchorro）木乃伊的歷史可追溯至西元前 7,020 年，比埃及發現的木乃伊還要早數千年。
中部沙漠中的某些氣象站自開始記錄以來，從未記錄到一滴雨水。
在安托法加斯塔（Antofagasta）以南的泛美公路上，一座 11 公尺高的水泥巨手雕塑從沙地中拔地而起。
儘管這裡是世界上最乾燥的沙漠，但在一月和二月會出現猛烈的雷暴和山洪暴發，被稱為「高原冬季」（Altiplanic Winter）。
三種不同的紅鶴透過過濾有毒水域中的微小豐年蝦，在超高鹽度的潟湖中生存。
遊客可以在一天之內從海平面移動到海拔 4,320 公尺的 El Tatio 間歇泉區，這有引發嚴重高山症的風險。
該地區的自來水含有高濃度的天然砷和重礦物質。遊客必須僅飲用瓶裝水或過濾水。用自來水刷牙通常沒問題，但吞下它會導致嚴重的腸胃疾病。
在嘗試更高海拔的行程之前，請先在海拔 2,400 公尺的聖佩德羅基地適應至少 48 小時。每天喝三到四公升的水，並嚴格避免飲酒。如果頭痛伴隨嘔吐，請立即就醫。
滿月的強光會掩蓋星星和銀河。旅行社通常會取消或限制在滿月前後三天的觀星行程。為了獲得最佳觀測效果，請安排在新月期間前往。
標準租賃汽車可以輕鬆到達月亮谷（Valle de la Luna）和 Cejar 潟湖等主要景點。前往 El Tatio 間歇泉或偏遠的高原潟湖則需要高底盤的四輪驅動車。深沙和岩石路面會迅速困住低底盤車輛。
聖佩德羅-德阿塔卡馬的 Caracoles 街沿線有幾台提款機。這些機器在週末和旅遊旺季經常現金短缺。請隨身攜帶備用的智利披索，以支付鄉村景點門票和小型手工藝品店的費用。
在沙漠中生存，採用多層次穿搭是必須的。白天氣溫高達 30°C，需要輕便、透氣的衣物和強效防曬用品。夜間氣溫驟降至 -15°C，需要保暖內衣、厚外套和手套。
所有國家公園和保護區（包括月亮谷）嚴格禁止使用無人機。飛行需要獲得 CONAF 和智利民航局（DGAC）的特別許可。公園管理員會沒收違規者的設備。
在一月和二月期間，來自亞馬遜盆地的濕氣會翻越安地斯山脈。這種現象會導致罕見但強烈的雷暴和山洪暴發。沙漠道路會在幾分鐘內被沖毀，導致主要旅遊景點被迫突然關閉。
極端的乾旱使蚊子無法在沙漠大部分地區繁殖。只有在 Puritama 溫泉和茂密的河流綠洲附近存在少量蚊子。在這些特定的潮濕區域之外，幾乎不需要使用防蚊液。
這座世界上最大的陸基天文台在週六和週日提供免費的公眾導覽。參觀需要提前兩到三個月透過其官方網站線上預訂。遊客參觀的是營運設施，而非高海拔的天線陣列。