為什么一些彗星會(huì)發(fā)出綠色輝光

彗星是由太陽系形成之時(shí)遺留的冰塊和塵埃聚集而成，它們偶爾會(huì)從太陽系冰冷的外緣路過地球。一組化學(xué)家最近揭開了彗星發(fā)出綠光之謎，這一問題已困擾研究人員幾十年。

早在20 世紀(jì)30 年代，格哈德·赫茨伯格（Gerhard Herzberg，后來因關(guān)于自由基和其他分子方面的研究成果而榮獲諾貝爾獎(jiǎng)）就猜測，彗星綠色輝光的過程可能與被稱為雙原子碳（dicarbon）的分子有關(guān)，它是由兩個(gè)碳原子結(jié)合在一起而形成的分子。發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）期刊上的一項(xiàng)新研究，驗(yàn)證了赫茨伯格的理論。

澳大利亞悉尼市新南威爾士大學(xué)（University of New South Wales）這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人、化學(xué)家蒂姆·施密特（Tim Schmidt）說，雙原子碳存在于太空中的恒星、星云和彗星中，其活性非常強(qiáng)，暴露在地球大氣層的氧氣中時(shí)，將快速反應(yīng)并“燃燒起來”。

施密特說，這是科學(xué)家們首次精確檢測出這種分子在強(qiáng)紫外線照射下是如何分裂的。在實(shí)驗(yàn)室里，研究組必須利用真空室和三種不同的紫外激光器來模擬近地空間的環(huán)境。雙原子碳反應(yīng)非常之快，他們不得不通過激光切割一個(gè)較大的分子來當(dāng)場合成雙原子碳。

當(dāng)陽光加熱彗星中的冰塊時(shí)，雙原子碳就形成了，其中一些可能是由乙炔構(gòu)成。彗星中更復(fù)雜的有機(jī)分子在太空分解時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生乙炔。氫原子從乙炔分子中掙脫出來之后，碳原子之間的化學(xué)鍵再次收緊，形成雙原子碳。

彗星內(nèi)部的雙原子碳在被太陽加熱時(shí)，會(huì)獲得能量并發(fā)光，但其到達(dá)彗尾之前就會(huì)分解成單個(gè)碳原子。這就解釋了為什么綠色輝光只存在于彗星周圍，而不是彗尾。當(dāng)足夠的陽光照射到彗星上，就會(huì)不斷產(chǎn)生新的發(fā)光雙原子碳。在地球距離太陽較遠(yuǎn)的地方，雙原子碳的壽命約為2天。

在太陽系的更遠(yuǎn)處，可能存在著數(shù)量驚人的彗星，正是這些綠光雪球，使科學(xué)家們得以一窺太陽系的遠(yuǎn)古歷史。