Астрономы разгадали космическую загадку 90-летней давности про цвет комет
Почему головы комет могут быть зеленого цвета, а их хвосты нет? Ученые теперь решили эту загадку, которая оставалась нерешенной в течении почти 100 лет .
Время от времени из пояса Койпера и Облака Оорта прилетают кометы, состоящие из льда, пыли и камней: остатки образования Солнечной системы возрастом 4,6 миллиарда лет.
Они претерпевают красочные метаморфозы, пересекая небо, при этом головы многих комет приобретают сияющий зеленый цвет, который становится ярче по мере приближения к Солнцу. Но, как ни странно, этот зеленый оттенок исчезает, прежде чем достигнет одного или двух хвостов, тянущихся за кометой.
Астрономы, физики и химики ломали голову над этой загадкой почти столетие. В 1930-х годах физик Герхард Герцберг предположил, что это явление происходит из-за того, что солнечный свет разрушает двухатомный углерод (также известный как дикарбон или C2), химическое вещество, образовавшееся в результате взаимодействия солнечного света и органического вещества в голове кометы — но поскольку дикарбон нестабилен, эту теорию было трудно проверить.
Новое исследование ученых из UNSW, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), наконец-то нашло способ проверить эту химическую реакцию в лаборатории — и тем самым доказало это 90-летняя теория верна.
«Мы показали механизм, с помощью которого дикарбон расщепляется солнечным светом», — говорит Тимоти Шмидт, профессор химии UNSW Science и старший автор исследования.
«Это объясняет, почему зеленая кома — нечеткий слой газа и пыли, окружающий ядро, — сжимается по мере приближения кометы к Солнцу, а также почему хвост кометы не зеленый».
Ключевой игрок в центре загадки, дикарбон, обладает высокой реакционной способностью и ответственен за то, что многие кометы приобретают зеленый цвет. Он состоит из двух атомов углерода и может быть обнаружен только в чрезвычайно энергичных или низкокислородных средах, таких как звезды, кометы и межзвездная среда.
Дикарбон не существует на кометах, пока они не приблизятся к Солнцу. Когда Солнце начинает нагревать комету, органическое вещество, находящееся на ледяном ядре, испаряется и переходит в кому. Затем солнечный свет разбивает эти более крупные органические молекулы, создавая дикарбон.
Команда исследователей UNSW теперь показала, что по мере приближения кометы к Солнцу экстремальное ультрафиолетовое излучение расщепляет молекулы дикарбона, которые Солнце недавно создало, в процессе, называемом «фотодиссоциация».
Этот процесс разрушает дикарбон до того, как он сможет уйти далеко от ядра, в результате чего зеленая кома станет ярче и сузится, а зеленый оттенок никогда не попадет в хвост кометы.
Это химическое взаимодействие впервые изучалось здесь, на Земле.
«Герхард Герцберг был выдающимся физиком и в 1970-х годах получил Нобелевскую премию по химии. Довольно интересно иметь возможность доказать одну из вещей, которую он теоретизировал» — говорят исследователи.
Профессор Тимоти Шмидт, который изучает дикарбон в течение 15 лет, говорит, что результаты помогают лучше понять как дикарбон, так и кометы.
«Дикарбон образуется в результате распада более крупных органических молекул, вмороженных в ядро кометы — типа молекул, которые являются ингредиентами жизни», — говорит он.
«Понимая его время жизни и разрушение, мы можем лучше понять, сколько органического материала испаряется с комет. Подобные открытия однажды могут помочь нам разгадать другие космические загадки».