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Ogni tanto, la Fascia di Kuiper e la Nube di Oort lanciano palle di neve galattiche fatte di ghiaccio, polvere e roccia verso di noi: avanzi di 4,6 miliardi di anni, risalenti alla formazione del sistema solare. Queste comete, si tingono di colori mentre attraversano il cielo, con le teste che spesso diventano di un colore verde che diventa più luminoso man mano che si avvicinano al Sole.
Ma stranamente, questa tonalità verde scompare prima di raggiungere le code che si trascinano dietro. Nel 1930, il fisico Gerhard Herzberg teorizzò che il fenomeno era dovuto alla luce solare che distrugge il carbonio biatomico (noto anche come dicarbonio o C2), una sostanza chimica creata dall'interazione tra luce solare e materia organica sulla testa della cometa, ma poiché il dicarbonio non è stabile, questa teoria è stata difficile da testare.
Un nuovo studio condotto da UNSW Sydney, pubblicato il 20 dicembre 2021 in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha finalmente trovato un modo per testare questa reazione chimica in un laboratorio e, così facendo, ha dimostrato che questa teoria vecchia di 90 anni è corretta.
"Abbiamo dimostrato il meccanismo con cui il dicarbonio viene rotto dalla luce solare", ha affermato Timothy Schmidt, professore di chimica presso UNSW Science e autore senior dello studio. Jasmin Borsovszky è l'autrice principale dello studio ed ex studentessa unSW Science Honours. "Questo spiega perché la chioma verde – lo strato sfocato di gas e polvere che circonda il nucleo – si restringe quando una cometa si avvicina al Sole, e anche perché la coda della cometa non è verde".
Il team guidato dall'UNSW ha ora dimostrato che mentre la cometa si avvicina ancora di più al Sole, l'estrema radiazione UV rompe le molecole di carbonio che ha precedentemente creato, in un processo chiamato "fotodissociazione". Questo processo distrugge il dicarbonio prima che possa allontanarsi dal nucleo, facendo sì che il colore verde diventi più luminoso e si restringa e assicurandosi che la sfumatura verde non arrivi mai nella coda.
Per risolvere questo mistero, il team aveva bisogno di ricreare lo stesso processo chimico galattico in un ambiente controllato sulla Terra. "Per prima cosa abbiamo dovuto produrre questa molecola", ha affermato Schmidt. "Lo abbiamo fatto prendendo una molecola più grande, nota come percloroetilene o C2Cl4, e facendo esplodere i suoi atomi di cloro (Cl) con un laser UV ad alta potenza".
Le molecole di dicarbonio appena prodotte sono state inviate attraverso un fascio di gas in una camera sotto vuoto, lunga circa due metri. Il team ha poi puntato altri due laser UV verso il dicarbonio: uno per inondarlo di radiazioni, l'altro per rendere rilevabili i suoi atomi. La radiazione ha fatto a pezzi il dicarbonio, facendo volare i suoi atomi di carbonio su un rilevatore di velocità. Analizzando la velocità di questi atomi in rapido movimento, il team ha potuto misurare la forza del legame di carbonio.
"La Terra primordiale avrebbe sperimentato un miscuglio di diverse molecole contenenti carbonio che venivano consegnate alla sua superficie, consentendo reazioni ancora più complesse che si verificavano nel periodo che precede la vita".