ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็ไขปริศนาว่าทำไมดาวหางถึงเรืองแสงเป็นสีเขียว

นักเคมีใช้คำอธิบายอายุ 90 ปีของการเรืองแสงของดาวหางในการทดสอบ และยืนยันว่าส่วนใหญ่ถูกต้อง BY เลโต ซาปูนาร์ | เผยแพร่ 24 ธ.ค. 2564 8:00 น

ศาสตร์

ช่องว่าง

ดาวหางสีเขียว Lovejoy Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona

ทีมนักเคมีเพิ่งไขปริศนาว่าทำไมหัวของดาวหางถึงเรืองแสงเป็นสีเขียว แต่ไม่ใช่หาง ซึ่งทำให้นักวิจัยงงงวยมานานหลายทศวรรษ การศึกษาโมเลกุลที่เข้าใจยากซึ่งมีอยู่เพียงชั่วครู่บนโลกเท่านั้นเป็นกุญแจสำคัญ

ดาวหางกำลังเร่งความเร็วของก้อนน้ำแข็งและฝุ่นที่หลงเหลือจากการก่อตัวของระบบสุริยะ ซึ่งบางครั้งอาจเสี่ยงจากส่วนนอกที่เย็นจัดของระบบเพื่อเคลื่อนผ่านโลก ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1930 เกอร์ฮาร์ด เฮิร์ซเบิร์ก

 ซึ่งต่อมาได้รับรางวัลโนเบลจากการวิจัยเกี่ยวกับ

อนุมูลอิสระและโมเลกุลอื่นๆ เดาว่ากระบวนการเบื้องหลังการเรืองแสงของดาวหางสีเขียวอาจเกี่ยวข้องกับโมเลกุลที่ทำจากอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมที่ถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเรียกว่า ไดคาร์บอน การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารProceedings of the National Academy of Sciencesได้นำทฤษฎีของ Herzberg มาทดสอบ

ทิม ชมิด ต์ นักเคมีที่ดูแล การศึกษาที่มหาวิทยาลัยนิวเซาธ์เวลส์ในซิดนีย์ ออสเตรเลีย กล่าว ในอวกาศ มีอยู่ภายในดาว เนบิวลา และดาวหาง แต่เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลก ไดคาร์บอนจะตอบสนองอย่างรวดเร็วและ “เผาผลาญ” ชมิดท์กล่าว 

ชมิดท์กล่าวว่านี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบได้อย่างแม่นยำว่าโมเลกุลแตกตัวอย่างไรเมื่อสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตที่ทรงพลัง ในห้องปฏิบัติการ ทีมงานต้องจำลองสภาพแวดล้อมของพื้นที่ใกล้โลกด้วยห้องสุญญากาศและเลเซอร์อัลตราไวโอเลตสามแบบที่แตกต่างกัน เนื่องจากไดคาร์บอนทำปฏิกิริยาเร็วมาก พวกเขาจึงต้องสังเคราะห์มันทันทีด้วยการขจัดโมเลกุลที่ใหญ่กว่าด้วยเลเซอร์

พวกเขายืนยันว่าแสงสีเขียวของดาวหางมาจากโมเลกุลไดคาร์บอน ซึ่งเมื่อถูกแสงแดดในอวกาศสามารถดูดซับและปล่อยแสงที่มองเห็นได้ Schmidt กล่าว Herzberg พูดถูกเกี่ยวกับ dicarbon เขากล่าวว่าหากไม่ถูกต้องเกี่ยวกับกลไก – แต่มันเป็นช่วงทศวรรษที่ 1930 Schmidt กล่าว ดังนั้น “เขาสามารถให้อภัยได้”

[ที่เกี่ยวข้อง: วิธีบอกดาวเคราะห์น้อยจากดาวหาง แม้ว่าจะมาจากนอกระบบสุริยะของเรา ]

ในดาวหาง ไดคาร์บอนก่อตัวขึ้นเมื่อแสงแดดทำให้น้ำแข็งร้อนขึ้น ซึ่งบางส่วนอาจทำมาจากอะเซทิลีน ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอน ซึ่งบนโลกนี้ใช้เป็นก๊าซในการเชื่อมเชื้อเพลิง มันสามารถผลิตได้ในอวกาศเมื่อโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากขึ้นในดาวหางสลายตัว Schmidt กล่าว 

อะตอมของไฮโดรเจนจะหลุดพ้นจากโมเลกุลอะเซทิลีนและหากไม่มีพวกมัน พันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนจะ “กลับมากระชับอีกครั้ง” ทำให้เกิดโมเลกุลคาร์บอนคู่ Cochran กล่าว

เมื่อดวงอาทิตย์ทำให้โมเลกุลร้อนในร่างกายของดาวหาง พวกมันจะได้รับพลังงานและแสง แต่พวกมันจะแตกตัวเป็นอะตอมของคาร์บอนเดี่ยวก่อนที่จะเอื้อมถึงหางมากเกินไป สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมแสงสีเขียวจึงมีอยู่เฉพาะรอบลำตัวของดาวหาง ไม่ใช่หางยาว 

ในขณะที่ดาวหางได้รับแสงแดดมากพอที่จะปล่อยก๊าซ

 รังสีของดวงอาทิตย์จะสร้างไดคาร์บอนเรืองแสงใหม่อย่างต่อเนื่อง อายุขัยของโมเลกุลไดคาร์บอนที่ระยะห่างของโลกจากดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณสองวัน ตามข้อมูลของชมิดท์ 

Anita Cochranนักดาราศาสตร์และผู้ช่วยผู้อำนวยการ McDonald Observatory แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสกล่าวว่า ทีมงานสามารถเรียนรู้ว่าไดคาร์บอนแยกตัวอย่างไรในห้องแล็บ และแสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์ “คิดถูก” ที่คิดว่าพวกเขาได้เห็นการเรืองแสงของไดคาร์บอนในดาวหางในโลกแห่งความเป็นจริงที่ออสตินซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยนี้ “พวกเขาได้พิจารณาเรื่องนี้อย่างจริงจังแล้ว” เธอกล่าว

Cochran ผู้ซึ่งใช้เวลาส่วนใหญ่ในอาชีพการงานของเธอในการดูดาวหาง กล่าวว่าพวกเขาสามารถสร้างห้องปฏิบัติการที่ยอดเยี่ยมได้ เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์สามารถมองผ่านหางขนาดมหึมาได้เป็นอย่างดี ซึ่งมักจะยาวหลายล้านไมล์เพื่อค้นหาว่าพวกมันทำมาจากอะไร

ทีมงานได้เรียนรู้อายุขัยของโมเลกุลไดคาร์บอนที่สัมผัสกับแสงแดด และวัดว่าต้องใช้เวลาเท่าใดในการทำลายพันธะของพวกมัน Cochran กล่าว ข้อเท็จจริงเหล่านี้จะช่วยในการสร้างแบบจำลองพฤติกรรมของดาวหาง ดาวหางที่ผ่านไปอาจดูเหมือนเป็นเหตุการณ์ที่หาได้ยากบนโลก แต่ขณะนี้นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวหางหลายพันดวงแล้ว จำนวนดาวหางที่น่าเหลือเชื่ออาจมีอยู่ไกลออกไปของระบบสุริยะ ต้องขอบคุณก้อนหิมะที่ส่องแสงสีเขียวเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถเปิดหน้าต่างสู่อดีตอันเก่าแก่ของระบบสุริยะได้