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2014年，當(dāng)洛夫喬伊彗星劃過地球時，呈現(xiàn)出一種朦朧的綠色光環(huán)——這種現(xiàn)象也可以在其他彗星上看到。現(xiàn)在，研究人員首次通過實驗室測量發(fā)現(xiàn)了這種色彩輝光背后奇特的化學(xué)現(xiàn)象。
長期以來，科學(xué)家們一直懷疑，一些彗星周圍的綠光來自一種叫做碳（C2）的活性分子的分解。為了在實驗室中驗證這一點，研究人員使用紫外激光從氯化碳（C2Cl4）分子中剝離氯原子，然后用高強(qiáng)度的光轟擊剩余的碳分子。他們觀察到有些化學(xué)反應(yīng)的細(xì)節(jié)令人驚訝。
這個反應(yīng)需要分子吸收兩個光子，而不是吸收一個光子，然后在分子分解時發(fā)出一個綠色的光子。其中一個光子將碳分子激發(fā)到半穩(wěn)定狀態(tài)，第二個光子則需要將其激發(fā)到一個能量更豐富、更不穩(wěn)定的構(gòu)型。研究人員在美國《國家科學(xué)院院刊》在線版上報告說，從那里開始，分子會衰變并發(fā)出一種特有的綠色光子。
在這一過程中，C2會經(jīng)歷兩個通常被化學(xué)家認(rèn)為是“禁止的”轉(zhuǎn)變。（研究人員解釋說，這些轉(zhuǎn)變并不完全被物理定律所禁止；它們只是在實驗室里很少被看到，因為分子之間的距離很近，而且首先會以其他方式相互作用。然而，在彗星附近的深空中，分子間距很大，很少與其他分子或原子相互作用。）
研究小組在實驗中收集的數(shù)據(jù)表明，在地球與太陽的距離下，碳分子的壽命略少于2天。研究人員說，這有助于解釋為什么與分子分解有關(guān)的綠光只出現(xiàn)在彗星頭部周圍，而從不出現(xiàn)在彗尾。
相關(guān)論文信息：https：//doi.org/10.1073/pnas.2113315118
來源：中國科學(xué)報
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