Химики выяснили причину незелености хвостов комет

Химики лабораторным путем подтвердили высказанную 90 лет назад гипотезу о том, что фотодиссоциация молекул диуглерода, которые отвечают за зеленоватый цвет комы комет, не позволяет им достигать хвостов, из-за чего те не обладают зеленым цветом. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Диуглерод (C ₂) представляет собой двухатомную молекулу, не существующую при обычных условиях, которая обнаруживается в пламени, электрической дуге, кометах, углеродных звездах и диффузной межзвездной среде. Еще в 1868 году ученые определили, что диуглерод отвечает за зеленый цвет комы комет вблизи их ядра, образуясь в ходе распада более крупных органических молекул, однако он не регистрируется в хвостах. В 1930-х годах было высказано предположение, что это происходит из-за фотодиссоциации диуглерода под воздействием солнечного излучения, а время жизни кометного C₂ оценивается в 10⁵ секунд на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца. Однако эту теорию было крайне трудно проверить на практике. 

Группа химиков во главе с Тимоти Шмидтом (Timothy W. Schmidt) из Университета Нового Южного Уэльса впервые подтвердила механизм фотодиссоциации C₂ в лабораторных условиях. Диуглерод получался путем фотолиза ультрафиолетовым лазерным излучением тетрахлорэтилена (C₂Cl₄) в вакуумной камере, затем полученный пучок молекулярного газа подвергался облучению лазерным излучением на длине волны 201,5 нанометров, что приводило к возбуждению молекул диуглерода и их частичной диссоциации. Возникающие атомы углерода исследовались при помощи третьего лазера методом резонансной многофотонной ионизации.

Исследователям удалось непосредственно наблюдать фотодиссоциацию C₂. Энергию диссоциации связи оценили в 602,804 килоджоуля на моль, а время жизни С₂ — в 1,6×10⁵ секунд, что согласуется с данными наблюдений за кометами. Для разрыва связи атомов в C₂ с помощью солнечного излучения молекула должна поглотить два фотона и совершить два запрещенных перехода. Таким образом, фотодиссоциация диуглерода действительно ответственна за тот факт, что эти молекулы не достигают области хвостов комет, а существуют лишь в их комах.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы уличили в смене окраски ядро кометы Чурюмова — Герасименко.

Александр Войтюк