2020年夏天,讓世界上許多人賞心悅目的 尼歐懷茲彗星 ,以及2021年年末出現的 倫納德彗星 ,都以綠色的彗星頭部給人留下了深刻的印象。
很多彗星在接近太陽的時候,頭部的彗發會變成綠色,但是頭部之後的尾巴不會變成綠色。這個謎題困擾了科學家將近壹個世紀。造成了壹項宇宙未解之謎的存在。
但是任何壹種現象的產生,都會有人用各種理論去理解它,證明它,解釋它。彗星頭部成為綠色並不是近期才被發現的,早在上個世紀前半期,就有人試圖來解釋這種現象。但當時的科學家們並沒有能力來證明這種猜想是否正確,直到90多年後的今天,現今的科學家終於證實了這項理論的正確性。
1930年代, 格哈德·赫茨伯格 (Gerhard Herzberg,1904-1999,1971年諾貝爾化學獎得主)指出,這種現象是太陽光與彗星頭部的有機物質相互作用產生的壹種化學物質,即“雙原子碳”被陽光破壞。 雙原子碳(C2)由兩個碳原子構成,是地球上最單純的碳分子。 雙原子碳 這種物質早在約壹個世紀之前就被發現,但現在連其基本性質還都不清楚。 然而,由於雙原子碳不能以穩定的狀態存在,因此該理論不容易被證實。
這次,澳大利亞新南威爾士大學(UNSW Sydney)主導的新研究,發現了在實驗室驗證這個化學反應的方法,證明這個已有 90 年 歷史 的理論是正確的。
在這個謎題中起核心作用的是 雙原子碳 ,它是由兩個碳原子結合而成的雙原子分子,具有高度的反應性,只存在於 恒星 、 彗星 、 星際物質 等高能量狀態或低氧環境中。也被知道是彗星的彗發變成綠色的原因。
在彗星接近太陽之前,雙原子碳不會存在於彗星中。但是,當太陽開始使彗星變暖時,彗星的主體——冰核中的有機物就會蒸發,並向彗發部位移動。然後,太陽光分解這些大的有機分子,產生雙原子碳。
研究團隊這次明確了,彗星進壹步接近太陽時,極紫外線通過被稱為 “光解離” 的過程,使有機分子分解而產生的 雙原子碳 支離破碎。
這個過程是 雙原子碳 在離開核向遠處移動之前就被破壞,因此在使綠色的彗發變亮、縮小的同時,也使綠色的顏色不會擴散到尾部。
為了解開這個謎題,我們需要在地球上的受控制環境下,重現與銀河系內相同的化學過程。這次,研究團隊利用真空室和大量的激光,以及強大的宇宙反應,成功實現了這壹目標。
專攻宇宙化學,研究雙原子碳15年的 施密特 教授表示,這次的發現有助於進壹步深入理解 雙原子碳 和 彗星 。
雙原子碳 是凍結在彗核內的有機分子的分解,也就是作為生命物質的分子。通過了解雙原子碳的生命和毀滅,從彗星上我們可以得到更準確的圖片蒸發的有機物。這樣的發現有朝壹日可能會揭開其他宇宙的奧秘。