彗星头上为何会冒绿光

彗星头上为何会冒绿光

一组化学家刚刚解开了彗星的头部——而不是尾部——为什么会冒绿光的谜团，这个谜让研究人员困惑了几十年。一种在地球上转瞬即逝、难以捉摸的分子是通往答案的钥匙。

彗星携带着太阳系形成过程中遗留下来的大块冰和尘埃，偶尔会从寒冷的太阳系边境冒险掠过地球。早在 1930 年代，后来因对自由基和其他分子的研究而获得诺贝尔奖的格哈德·赫茨伯格(Gerhard Herzberg)猜测绿色彗星发光背后的过程可能涉及由两个碳原子结合在一起构成的分子，称为二碳。发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究对赫茨伯格的理论进行了检验。

澳大利亚悉尼新南威尔士大学的化学家蒂姆·施密特说，二碳的反应性如此之大，以至于该团队无法从瓶子中获取。在太空中，它存在于恒星、星云和彗星内部。但是当暴露在地球大气中的氧气中时，二碳会迅速反应并“燃烧”，施密特说。

施密特说，这是科学家们第一次能够精确地研究分子在强紫外线下是如何分解的。在实验室中，该团队必须使用真空室和三种不同的紫外激光器来模拟近地空间的环境。由于二碳反应如此之快，他们不得不通过用激光削掉一个更大的分子来当场合成它。

施密特说，他们证实彗星的绿光来自二碳分子，当它们暴露在太空中的阳光下时，可以吸收和发射可见光。赫茨伯格的二碳说是正确的，他说，即使在机制上不太正确——但那是 1930 年代，施密特说，所以“应被体谅。”

在彗星中，当阳光加热冰时会形成二碳，其中一些可能由乙炔制成，乙炔是一种氢和碳的化合物，作为气体，在地球上用作焊接燃料。施密特说，当彗星中更复杂的有机分子分解时，它可以在太空中产生。

氢原子从乙炔分子中脱离出来，没有它们，碳原子之间的键就会“重新收紧”，形成双碳分子。

当太阳加热彗星体内的分子时，它们会获得能量并发光，但在它们到达彗尾太远之前，它们会分解成单个碳原子。这就解释了为什么绿光只存在于彗星的身体周围，而不是它的长尾巴。

当彗星暴露在足够的阳光下释放气体时，太阳的光线不断地产生新的发光二碳。根据施密特的说法，在地球与太阳距离处，二碳分子的寿命约为两天。

德克萨斯大学麦克唐纳天文台的天文学家兼助理主任安妮塔·科克兰 (Anita Cochran) 表示，该团队能够在实验室中了解二碳是如何分裂的，并表明科学家严格确认了绿色彗星的机制。

Cochran 职业生涯的大部分时间都在研究彗星，她说它们可以被当成伟大的实验室，因为望远镜可以通过它们巨大的尾巴很好地观察(通常有数百万英里长)，可以弄清楚它们是由什么组成。

该团队了解了暴露在阳光下的二碳分子的寿命，并测量了分解它们的键所需的时间。这些事实将有助于模拟彗星的行为。彗星经空似乎是地球上罕见的事件，但天文学家现在已经发现了数千颗彗星。太阳系更远的地方可能存在数量惊人的彗星。多亏了这些发绿光的雪球，科学家们有了一扇了解太阳系古老历史的窗口。

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