وتوصلت الدراسة إلى حل اللغز الذي يبلغ عمره 90 عاما، من خلال إثبات الآلية التي يتم بواسطتها تحطيم مادة الكربون ثنائي الذرة (Dicarbon)، المادة الكيميائية التي تجعل رؤوس بعض المذنبات خضراء، بفعل ضوء الشمس. وهذا يفسر سبب عدم وصول اللون الأخضر النابض بالحياة إلى ذيل المذنب.
وفي كثير من الأحيان، يرمي حزام كويبر وسحابة أورت، كرات ثلجية مجرية مكونة من الجليد والغبار والصخور في طريقنا، وهي بقايا عمرها 4.6 مليار عام من تكوين النظام الشمسي.
وتمر كرات الثلج هذه، أو كما نعرفها، المذنبات، بتحول ملون أثناء عبورها السماء، حيث تتحول رؤوس العديد منها إلى اللون الأخضر اللامع الذي يزداد سطوعا مع اقترابها من الشمس.
لكن الغريب في الأمر أن هذا الظل الأخضر يختفي قبل أن يصل إلى الذيل أو الذيلين خلف المذنب.
وحيّر هذا اللغز علماء الفلك والكيميائيين لما يقارب قرنا من الزمان. وفي الثلاثينيات من القرن الماضي، وضع الفيزيائي غيرهارد هيرزبيرج نظرية تقول إن الظاهرة كانت بسبب تدمير ضوء الشمس للكربون ثنائي الذرة (المعروف أيضا باسم ديكربون Dicarbon أو C2)، وهي مادة كيميائية نشأت من التفاعل بين ضوء الشمس والمواد العضوية على رأس المذنب، ولكن نظرا لأن الديكربون ليس مستقرا، كان من الصعب اختبار هذه النظرية.
وبمساعدة غرفة التفريغ والليزر والتفاعل الكوني القوي، تمكن العلماء، بقيادة جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني، من اختبار النظرية التي اقترحها هيرزبرج في عام 1930 حول هذه الظاهرة، والتي درسها علماء الفلك والعلماء والكيميائيون منذ ذلك الحين، وأثبتوا صحتها، وفقا للورقة العلمية المنشورة في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.
ويشرح تيموثي شميدت، أستاذ الكيمياء في جامعة نيو ساوث ويلز للعلوم وكبير مؤلفي الدراسة: "لقد أثبتنا الآلية التي يتم بواسطتها تكسير مادة الكربون ثنائي الذرة بفعل أشعة الشمس، وهذا يفسر سبب انكماش الضوء الأخضر - الطبقة الضبابية من الغاز والغبار المحيط بالنواة - مع اقتراب المذنب من الشمس، وكذلك سبب عدم ظهور ذيل المذنب باللون الأخضر".
وأوضح أن الكربون ثنائي الذرة يتكون من ذرتين من الكربون ملتصقتان ببعضهما البعض ولا يوجد إلا في البيئات شديدة النشاط أو منخفضة الأكسجين مثل النجوم والمذنبات والوسط النجمي.
ولا يوجد في المذنبات حتى تقترب من الشمس. وعندما تبدأ الشمس في تسخين المذنب، تتبخر المادة العضوية الموجودة في النواة المجمدة وتنتقل إلى الضبابية، سحابة من الغبار والغاز تغلف نواة المذنب. ويقوم ضوء الشمس بعد ذلك بتفكيك هذه الجزيئات العضوية الكبيرة، ما يؤدي إلى تكوين الكربون ثنائي النواة.
وأظهر الفريق أنه مع اقتراب المذنب من الشمس، تكسر الأشعة فوق البنفسجية الشديدة جزيئات الكربون ثنائي النواة التي أنشأها مؤخرا في عملية تسمى "التفكك الضوئي".
وتعمل هذه العملية على تدمير الكربون ثنائي النواة قبل أن يتحرك بعيدا عن النواة، ما يتسبب في أن يصبح الضباب الأخضر أكثر إشراقا وتتقلص قبل أن تصل الصبغة الخضراء إلى الذيل.
وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها دراسة هذا التفاعل الكيميائي هنا على الأرض.
ويقول البروفيسور شميدت، الذي كان يدرس الكربون ثنائي النواة لمدة 15 عاما، إن النتائج "تساعدنا على فهم كل من الكربون ثنائي النواة والمذنبات بشكل أفضل. ويأتي الكربون ثنائي النواة من تفكك جزيئات عضوية أكبر مجمدة في نواة المذنب - نوع الجزيئات التي تشكل مكونات الحياة. ومن خلال فهم عمرها وتدميرها، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل كمية المواد العضوية التي تتبخر من المذنبات. وقد تساعدنا مثل هذه الاكتشافات يوما ما في حل ألغاز الفضاء الأخرى".
ولحل هذا اللغز، استغرق الفريق تسعة أشهر لإجراء ملاحظتهم الأولى واحتاجوا إلى إعادة إنشاء نفس العملية الكيميائية المجرية، في بيئة خاضعة للرقابة على الأرض، ونجحوا في تحقيق ذلك بمساعدة غرفة مفرغة، والكثير من أشعة الليزر، ورد فعل كوني قوي واحد.
المصدر: ساينس ديلي