Учёные поняли, почему некоторые кометы светятся зеленым

В 2014 году комета Лавджоя пронеслась мимо Земли, ученые заметили у неё зеленую «ауру» — её наблюдали раньше и у других комет. Благодаря первым в своем роде лабораторным измерениям, исследователи выяснили странную химию, стоящую за этим красочным свечением.

Ученые давно подозревали, что зеленое свечение вокруг некоторых комет происходит из-за распада диуглерода. 

Чтобы проверить это в лабораторных условиях, исследователи использовали ультрафиолетовый лазер. Это позволило удалить атомы хлора из молекул хлорида кальция (C2Cl4), а оставшуюся молекулу диуглерода облучили высокоинтенсивным светом. 

Удивительно то, что вместо поглощения одного фотона света и испускания другого при разрушении молекулы (с частотой, соответствующей зеленому цвету), молекула поглотила два фотона. Один из этих фотонов возбуждает молекулу диуглерода до полустабильного состояния, а второй переводит ее в более высокоэнергетичную и еще более нестабильную конфигурацию. После этого молекула распадается и излучает характерный тот самый «зелёный» фотон.

При этом молекула диугледрода претерпевает два перехода, которые обычно считают «запрещенными». Нужно уточнить, что эти переходы не являются абсолютно запрещенными с точки зрения законов физики, однако они крайне редко наблюдаются в лаборатории.

Дело в том, что в лабораторных условиях молекулы расположены слишком близко друг к другу. Однако в глубоком космосе вблизи комет молекулы расположены на большем расстоянии друг от друга и мало взаимодействуют с другими молекулами или атомами.

Согласно данным эксперимента, на расстоянии от Земли до Солнца время жизни молекулы диуглерода составляет чуть меньше 2 дней. Это помогает объяснить, почему зеленое свечение, связанное с распадом молекулы, появляется только вокруг головы кометы и никогда в ее хвосте — распад происходит слишком быстро.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.