一个关于彗星的 90 年前的太空之谜 为什么彗星尾巴不是绿色

该团队借助真空室、大量激光和强大的宇宙反应解决了这个谜团。

柯伊伯带和奥尔特云每隔一段时间就会向我们抛出由冰、尘埃和岩石组成的银河雪球：太阳系形成过程中 46 亿年前的残余物。

这些雪球（或者我们所知的彗星），在穿越天空时经历了丰富多彩的变态，许多彗星的头部变成了辐射状的绿色，当它们接近太阳时会变得更亮。

但奇怪的是，这种绿色阴影在到达彗星后面的一两条尾巴之前就消失了，这是为什么呢？

近一个世纪以来，天文学家、科学家和化学家一直对这个谜感到困惑。

在 1930 年代，物理学家 Gerhard Herzberg 推测这种现象是由于阳光破坏了双原子碳（也称为二碳或 C 2），这是一种由阳光与彗星头上的有机物质相互作用产生的化学物质，但因为二碳并不稳定，这个理论已经很难检验了。

新南威尔士大学悉尼领导的一项新研究于 2021 年 12 月 20 日发表，最终找到了一种在实验室中测试这种化学反应的方法——并且通过这样做，这样做证明了这个90年前的理论是正确的。

“我们已经证明了二碳被阳光分解的机制。

”新南威尔士大学科学学院的化学教授、该研究的资深作者蒂莫西施密特说。

“这解释了为什么当彗星越来越靠近太阳时，绿色彗发——围绕在原子核周围的模糊气体和尘埃层——会收缩，也解释了为什么彗星的尾巴不是绿色的。

谜团中心的关键参与者二碳具有高度反应性，并负责使许多彗星呈现绿色。

它由两个粘在一起的碳原子组成，只能在能量极高或低氧的环境中找到，如恒星、彗星和星际介质。

在彗星靠近太阳之前，二碳不存在于彗星上。

随着太阳开始使彗星变暖，生活在冰核上的有机物质蒸发并进入彗发状态。

然后阳光会分解这些较大的有机分子，产生二碳。

新南威尔士大学领导的团队现在已经证明，随着彗星离太阳越来越近，极端的紫外线辐射会在称为“光解离”的过程中分解它最近产生的二碳分子。

这个过程会在二碳远离原子核之前破坏它，导致绿色彗发变亮并缩小——并确保绿色永远不会进入尾部。

这是第一次在地球上研究这种化学相互作用。

“我觉得不可思议的是，20世纪30年代有人认为这可能是正在发生的事情，一直到它是如何发生的机制的细节水平，然后90年后，我们发现这就是正在发生的事情，”这项研究的主要作者、前UNSW科学荣誉学生贾斯明·博尔索夫斯基女士说。

为了解决这个难题，该团队需要在地球上受控的环境中重现相同的银河化学过程。

他们在真空室、大量激光和强大的宇宙反应的帮助下实现了这一目标。

新制造的二碳分子被送入约两米长的真空室中的气体束中。

然后，该团队将另外两个紫外线激光器指向二碳：一个用辐射淹没它，另一个使它的原子可被检测到。

辐射击中了二碳，使其碳原子飞到速度探测器上。

通过分析这些快速移动的原子的速度，该团队可以将碳键的强度测量为大约 20,000 分之一——这就像测量 200 米到最接近的厘米。

Borsovszky 女士说：“由于实验的复杂性，他们花了九个月的时间才能够进行第一次观察。

“我们正要放弃，”她说。

“花了很长时间来确保所有东西都在空间和时间上精确排列。

“这三个激光器都是看不见的，所以在黑暗中有很多刺伤——非常真实。

施密特教授说：“这是第一次有人观察到这种化学反应。

太阳系中大约有 3700 颗已知的彗星，尽管有人怀疑可能还有数十亿颗。

平均而言，一颗彗星的核有 10 公里宽——但它的彗发通常要大 1000 倍。

明亮的彗星可以为那些有幸看到它们的人带来壮观的表演。

但在过去，彗星对地球的作用可能不止于此——事实上，关于生命起源的一种理论是，98迷科，彗星曾经将生命的基石送到我们家门口。

“这项激动人心的研究向我们展示了星际空间中的过程是多么复杂。

”未参与该研究的新南威尔士大学天体生物学家和地质学家 Martin van Kranendonk 教授说。

“早期地球会经历各种不同的含碳分子被输送到其表面，从而在生命诞生之前发生更复杂的反应。

既然彗星中缺少绿尾的情况已经解决，专门研究空间化学的施密特教授想要继续解决其他空间谜团。

接下来，他希望研究漫射星际带：恒星之间的暗线模式，与我们所知的任何原子或分子都不匹配。

“漫射星际带是一个相当大的未解之谜。

”他说。

“我们不知道为什么到达地球的光经常被一点点带走。

“这只是我们尚未发现的大量太空奇异事物中的又一个谜团。