Чому голови комет можуть бути зеленого кольору, а їх хвости немає? Вчені тепер вирішили цю загадку, яка залишалася невирішеною протягом майже 100 років.
Час від часу з пояса Койпера і Облака Оорта прилітають комети, що складаються з льоду, пилу і каменів: залишки освіти Сонячної системи віком 4,6 мільярда років.
Вони зазнають барвистих метаморфозів, перетинаючи небо, при цьому голови багатьох комет набувають сяючий зелений колір, який стає яскравішим у міру наближення до Сонця. Але, як не дивно, цей зелений відтінок зникає, перш ніж досягне одного або двох хвостів, що тягнуться за кометою.
Астрономи, фізики і хіміки ламали голову над цією загадкою майже століття. У 1930-х роках фізик Герхард Герцберг припустив, що це явище відбувається через те, що сонячне світло руйнує двоатомний вуглець (також відомий як дикарбон або C2), хімічну речовину, що утворилася в результаті взаємодії сонячного світла і органічної речовини в голові комети - але оскільки дикарбон нестабільний, цю теорію було важко перевірити.
Нове дослідження вчених з UNSW, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), нарешті знайшло спосіб перевірити цю хімічну реакцію в лабораторії - і тим самим довело це 90-річна теорія вірна.
«Ми показали механізм, за допомогою якого дикарбон розщеплюється сонячним світлом», - говорить Тімоті Шмідт, професор хімії UNSW Science і старший автор дослідження.
«Це пояснює, чому зелена кома - нечіткий шар газу і пилу, що оточує ядро, - стискається в міру наближення комети до Сонця, а також чому хвіст комети не зелений».
Ключовий гравець в центрі загадки, дикарбон, володіє високою реакційною здатністю і відповідальний за те, що багато комет набувають зеленого кольору. Він складається з двох атомів вуглецю і може бути виявлений тільки в надзвичайно енергійних або низькокислородних середовищах, таких як зірки, комети і міжзоряне середовище.
Дікарбон не існує на кометах, поки вони не наблизяться до Сонця. Коли Сонце починає нагрівати комету, органічна речовина, що знаходиться на крижаному ядрі, випаровується і переходить у кому. Потім сонячне світло розбиває ці великі органічні молекули, створюючи дикарбон.
Команда дослідників UNSW тепер показала, що в міру наближення комети до Сонця екстремальне ультрафіолетове випромінювання розщеплює молекули дикарбона, які Сонце нещодавно створило, в процесі, званому «фотодисоціація».
Цей процес руйнує дикарбон до того, як він зможе піти далеко від ядра, в результаті чого зелена кома стане яскравішою і звузиться, а зелений відтінок ніколи не потрапить у хвіст комети.
Ця хімічна взаємодія вперше вивчалася тут, на Землі.
"Герхард Герцберг був видатним фізиком і в 1970-х роках отримав Нобелівську премію з хімії. Досить цікаво мати можливість довести одну з речей, яку він теоретизував "- кажуть дослідники.
Професор Тімоті Шмідт, який вивчає дикарбон протягом 15 років, каже, що результати допомагають краще зрозуміти як дикарбон, так і комети.
«Дікарбон утворюється в результаті розпаду більш великих органічних молекул, вморожених в ядро комети - типу молекул, які є інгредієнтами життя», - говорить він.
"Розуміючи його час життя і руйнування, ми можемо краще зрозуміти, скільки органічного матеріалу випаровується з комет. Подібні відкриття можуть допомогти нам розгадати інші космічні загадки ".
Дослідження було опубліковано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).