帶綠光的彗星,為什麼彗尾不是綠色的?

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 21 日 13:18 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


位於太陽系外緣的古柏帶與歐特雲,三不五時就往太陽系內扔出由冰、塵埃和岩石組成的「雪球」,也就是飽含 46 億年前太陽系形成殘留物質的彗星。我們常看見彗核與彗髮常呈現綠色,但越到彗尾越不可見,這是為什麼?科學家現在終於證明 90 年來的理論。

彗星是由冰構成的太陽系小天體,與小行星最大區別在於彗星擁有包圍著彗核且未受到重力拘束的大氣層。彗星軌道週期變化也很大,有些僅幾年就繞一圈,有些則幾百萬年才完成一圈公轉,一般來說短週期彗星來自海王星軌道外的古柏帶,長週期彗星則被認為起源於比古柏帶更遠的歐特雲。

隨著彗星軌道越來越靠近太陽,會受到太陽光與太陽風影響導致彗核氣體揮發、形成綿延數百萬公里的彗髮,而由於雙原子碳(C2)在陽光照射下會激發出綠光,因此我們常看見彗星前頭與彗髮呈藍綠色(藍光則是氰分子被陽光激發)。

但天文學家和化學家們多年來始終有個疑問:為什麼綠光通常在彗星最後面一兩條尾巴消失了?

雙原子碳由 2 個黏在一起的碳原子組成,只能在能量極高或低氧環境中找到,如恆星、彗星和星際介質。在彗星靠近太陽之前,雙原子碳還不存在於彗星上,是隨著太陽加熱彗星、冰核有機物質被蒸發、然後陽光分解這些有機分子才產生雙原子碳。

現在新南威爾斯大學團隊終於在實驗室中找到測試這種化學反應的方法,並證實 90 年來的理論:隨著彗星離太陽越來越近,極端紫外線輻射又會在光解離過程中分解新產生的雙原子碳,導致綠色彗髮變亮、隨著靠近太陽而縮小且永遠不會進入尾部。

太陽系約有 3,700 顆已知彗星,彗核平均 10 公里寬,但彗髮可以延伸 1,000 倍,透過分析彗星分子的壽命與被破壞過程,科學家可以更理解有多少有機物質從彗星身上蒸發。

新論文發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

(首圖來源:pixabay

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