一个化学家团队刚刚解开了彗星头部——而非尾部——发出绿光的谜团，这个问题困扰了研究人员几十年。研究一种在地球上只能短暂存在的难以捉摸的分子是关键。
彗星是太阳系形成过程中遗留下来的高速冰块和尘埃，它们偶尔会从太阳系寒冷的外部区域冒险经过地球。早在20世纪30年代，后来因自由基和其他分子研究获得诺贝尔奖的Gerhard Herzberg就猜测，彗星发出绿光的 过程可能涉及一个由两个碳原子键合而成的分子，称为双碳。一项发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究对Herzberg的理论进行了检验。
负责这项研究的澳大利亚悉尼新南威尔士大学的化学家Tim Schmidt说，双碳的反应性非常强，以至于研究团队无法从瓶子里获得。在太空中，它存在于恒星、星云和彗星内部。但Schmidt说，当暴露在地球大气层的氧气中时，双碳会迅速反应并“烧毁”。
Schmidt说，这是科学家们第一次能够精确地检查这种分子在暴露于强大的紫外线时是如何分解的。在实验室里，团队不得不使用真空室和三种不同的紫外激光来模拟近地空间的环境。由于双碳的反应速度非常快，他们必须通过激光“削掉”一个更大的分子来现场合成它。
Schmidt说，他们证实了彗星的绿光来自双碳分子，当它们在太空中暴露于阳光时，可以吸收和发射可见光。他说，Herzberg在双碳方面是正确的，尽管关于机制不完全准确——但 Schmidt 说，那是20世纪30年代，“可以原谅”。
在彗星中，双碳在阳光加热冰时形成，其中一些冰可能由乙炔组成，乙炔是氢和碳的混合物，作为气体在地球上用作焊接燃料。Schmidt说，当彗星中更复杂的有机分子分解时，它可能在太空中产生。
Cochran说，氢原子从乙炔分子中脱离出来，没有它们，碳原子之间的键“会重新收紧”，形成双碳分子。
当太阳加热彗星体内的分子时，它们会获得能量并发光，但在它们能到达彗星尾部太远的地方之前，它们就会分解成单个碳原子。这就解释了为什么绿光只存在于彗星主体周围，而不是长长的尾部。
虽然彗星暴露在足以释放气体的阳光下，但太阳光线却在不断地产生新的发光双碳。Schmidt说，在地球到太阳的距离上，双碳分子的寿命大约是两天。
这项研究的合作者、德克萨斯大学奥斯汀分校麦克唐纳天文台的天文学家兼副主任Anita Cochran说，该团队能够了解到双碳在实验室中是如何分裂的，并证明了科学家们在实际彗星中目睹双碳发光是“正确的”。她说：“他们现在已经严谨地确定了这一点。”
Cochran她的大部分职业生涯都在研究彗星，她说彗星可以成为很棒的实验室，因为望远镜可以通过它们巨大的、通常长达数百万英里的尾巴进行仔细观察，以弄清楚它们的构成。
Cochran说，该团队了解了暴露在阳光下的双碳分子的寿命，并测量了打破其化学键所需的能量。这些事实将有助于模拟彗星的行为。一颗飞过的彗星在地球上可能看起来是一件罕见事件，但天文学家们现在已经发现了成千上万颗。太阳系更远的地方可能存在着数量惊人的彗星。多亏了这些绿色发光的雪球，科学家们才得以一窥太阳系的古老过去。
