У 2014 році комета Лавджоя пронеслася повз Землю, вчені помітили у неї зелену «ауру» — її спостерігали раніше і в інших комет. Завдяки першим у своєму роді лабораторним вимірам, дослідники з’ясували дивну хімію, що стоїть за цим барвистим світінням.
Щоб перевірити це в лабораторних умовах, дослідники використовували ультрафіолетовий лазер. Це дозволило видалити атоми хлору з молекул хлориду кальцію (C2Cl4), а залишену молекулу дивуглецю (двоатомна нейтральна частинка, утворена двома атомами вуглецю (C2) опромінювали високоінтенсивним світлом.
Дивно те, що замість поглинання одного фотона світла і випускання іншого при руйнуванні молекули (з частотою, що відповідає зеленому кольору), молекула поглинула два фотони. Один з цих фотонів збуджує молекулу дивуглецю до напівстабільного стану, а другий переводить її в більш високоенергетичну і ще більш нестабільну конфігурацію. Після цього молекула розпадається і випромінює характерний той самий «зелений» фотон.
При цьому молекула дивуглецю зазнає два переходи, які зазвичай вважають «забороненими». Потрібно уточнити, що ці переходи не є абсолютно забороненими з точки зору законів фізики, проте вони вкрай рідко спостерігаються в лабораторії.
Річ у тім, що в лабораторних умовах молекули розташовані занадто близько один до одного. Однак у глибокому космосі поблизу комет молекули розташовані на більшій відстані одна від одної і мало взаємодіють з іншими молекулами або атомами.
Згідно з даними експерименту, на відстані від Землі до Сонця час життя молекули дивуглецю становить трохи менше 2 днів. Це допомагає пояснити, чому зелене світіння, пов’язане з розпадом молекули, з’являється тільки навколо голови комети і ніколи в її хвості – розпад відбувається занадто швидко.
Дослідження опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.