带绿光的彗星,为什么彗尾不是绿色的?

位于太阳系外缘的古柏带与欧特云,三不五时就往太阳系内扔出由冰、尘埃和岩石组成的“雪球”,也就是饱含46亿年前太阳系形成残留物质的彗星。我们常看见彗核与彗发常呈现绿色,但越到彗尾越不可见,这是为什么?科学家现在终于证明90年来的理论。

彗星是由冰构成的太阳系小天体,与小行星最大区别在于彗星拥有包围着彗核且未受到重力拘束的大气层。彗星轨道周期变化也很大,有些仅几年就绕一圈,有些则几百万年才完成一圈公转,一般来说短周期彗星来自海王星轨道外的古柏带,长周期彗星则被认为起源于比古柏带更远的欧特云。

随着彗星轨道越来越靠近太阳,会受到太阳光与太阳风影响导致彗核气体挥发、形成绵延数百万公里的彗发,而由于双原子碳(C2)在阳光照射下会激发出绿光,因此我们常看见彗星前头与彗发呈蓝绿色(蓝光则是氰分子被阳光激发)。

但天文学家和化学家们多年来始终有个疑问:为什么绿光通常在彗星最后面一两条尾巴消失了?

双原子碳由2个黏在一起的碳原子组成,只能在能量极高或低氧环境中找到,如恒星、彗星和星际介质。在彗星靠近太阳之前,双原子碳还不存在于彗星上,是随着太阳加热彗星、冰核有机物质被蒸发、然后阳光分解这些有机分子才产生双原子碳。

现在新南威尔斯大学团队终于在实验室中找到测试这种化学反应的方法,并证实90年来的理论:随着彗星离太阳越来越近,极端紫外线辐射又会在光解离过程中分解新产生的双原子碳,导致绿色彗发变亮、随着靠近太阳而缩小且永远不会进入尾部。

太阳系约有3,700颗已知彗星,彗核平均10公里宽,但彗发可以延伸1,000倍,通过分析彗星分子的寿命与被破坏过程,科学家可以更理解有多少有机物质从彗星身上蒸发。

新论文发布在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

(首图来源:pixabay)