【太阳时】有些彗星接近太阳时，头会变成绿色！这是怎么回事？

柳志明

总有人在太阳系里“打雪仗”。每隔一段时间，Kaiper带和Olt云就会向太阳系投掷星系“雪球”——，扔出由冰、灰尘和岩石组成的46亿年前太阳系残留物，也就是我们熟知的彗星。

当这些彗星接近太阳时，许多彗星的头会变成闪亮的绿色，接近太阳时会变得更加明亮。彗星总是有一两条尾巴，这也是彗星别名“扫帚星”的由来。但是彗星从来没有把“头发”染成绿色。这种颜色在达到惠美之前消失。

双原子碳带来的“绿色头发”

彗星的“染色偏好”已经困扰了近一个世纪的科研人员。上世纪初，我们了解到彗星头绿色的来源————双原子碳，它是两个碳原子粘在一起在化学生产中富勒烯的中间产物，性质非常不稳定。在宇宙中，只有在恒星大气、彗星、星际物质等非常强大、缺氧的环境中才能找到。

彗星本身并不发光，但彗星靠近太阳开始升温，彗星的冰、灰尘和岩石组成的彗星核受热升华后，会释放一部分挥发性气体和尘埃，形成不稳定的大气层，即彗星。彗星中的尘埃反射阳光，部分分子在太阳光下发生复杂的分解反应，光电脱落，产生离子状态物质，从而电子在激发态和基态之间反复跳跃，释放出相应频率的光。惠发在阳光和太阳风的压力下飞走，朝着背对太阳的方向进一步拉长，形成惠美。

离子本身受到太阳风的作用比尘埃强得多，所以惠美的离子部分总是严格指向背对太阳的方向，尘埃部分被拖向彗星的轨道方向，当两个方向不一致时，彗星就会出现两条尾巴。

在彗星接近太阳之前，双原子碳不存在。原来生活在冰冷慧核中的有机物在接近太阳的过程中升华为彗星，太阳光分解了这种有机分子，产生了双原子碳，双原子碳中的电子喷出绿光，为具有这种有机物质的彗星染上了“绿头”。(威廉莎士比亚，彗星，彗星，彗星，彗星，彗星，彗星，彗星，彗星，彗星)但是奇怪的是，绿色只限于惠发，没有延伸到惠美。

模拟实验发现了“染色偏好”的原因。

早在20世纪30年代，物理学家格哈德赫茨伯格就推测，太阳光可能是进一步破坏了双原子碳结构。由于双原子碳本身是一种非常活跃的分子结构，在“危机便衣”的太阳风中，恐怕坚持不了1:30。

彗星越来越接近太阳，太阳光分解彗星上的有机分子，产生双原子碳，这个过程称为光解，这些双原子碳分子继续被紫外线分解。太阳风的极端紫外线辐射可以确保光解过程中产生的双原子碳在远离慧核之前被完全破坏，从而使慧发的绿色部分体积减少、变亮，同时绿光不扩散到慧尾。

由于双原子碳本身非常不稳定，赫茨伯格的理论很难设计实验进行测试。但是澳大利亚新南威尔士大学的化学研究小组找到了在实验室测试这种化学结构的方法，并取得了进展。"我们已经证明了双原子碳结构被阳光分解的机制."研究负责人蒂莫西施密特说。

为了设计实验，探索双原子碳分解之谜，研究小组需要在地球的受控环境中实现外层空间的化学过程。"首先，我们要制造太活跃而无法储存的分子。"施密特说：“毕竟不是超市里能买到的商品。”

研究人员从另一个更大的分子——氯乙烯中提取双原子碳，用高功率紫外线激光轰击氯原子，就能分离出双原子碳。然后，这些新制造的双原子碳分子将被送到大约两米长的真空室，两个紫外激光指向真空室中的双原子碳，并将其销毁。紫外线撕裂双原子碳分子，并将碳原子发送到真空室末端的速度探测器。通过分析该原子的速度，研究小组可以以约0.005%的准确度测量双原子碳中化学键的强度，并将其与太阳风的紫外线强度进行比较。由于看不到紫外线本身，设计和安排实验本身非常困难，施密特的研究小组花了9个月的时间才进行了首次观察，但最终解开了这个存在了90多年的谜团。

太阳系大约有3700颗已知彗星，可能存在数十亿颗未知彗星。他们对地球的影响可能比很多人想象的更重要。最终，关于生命起源的理论之一是彗星向地球发送了——的复杂有机物，这些有机物可能是最古老的生命或生命诞生的基石。彗星消失的绿色尾巴之谜终于解开了，但关于彗星的更多谜团仍然亟待解决。也许时间会告诉你更多关于彗星的真相。(大卫亚设)。

(作者来自国家天文台银河宇宙论集团硕士、文文(National天文公众号)。）

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