Para Ilmuwan Akhirnya Memecahkan Misteri Mengapa Komet Bersinar Hijau

Komet Lovejoy berwarna hijau. Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona. Ahli kimia menguji penjelasan 90 tahun tentang cahaya komet—dan mengonfirmasi bahwa sebagian besar benar.

Sebuah tim ahli kimia baru saja memecahkan misteri mengapa kepala komet—tetapi bukan ekornya—bersinar hijau, yang telah membingungkan para peneliti selama beberapa dekade. Mempelajari molekul yang sulit dipahami, yang hanya ada sekilas di Bumi, adalah kuncinya.

Komet mempercepat bongkahan es dan debu yang tersisa dari pembentukan tata surya, yang kadang-kadang menjelajah dari jangkauan luar sistem yang dingin untuk melewati Bumi. Kembali pada tahun 1930-an, Gerhard Herzberg, yang kemudian memenangkan hadiah Nobel untuk penelitiannya tentang radikal bebas dan molekul lain, menduga bahwa proses di balik cahaya komet hijau mungkin melibatkan molekul yang terbuat dari dua atom karbon yang terikat bersama, yang disebut dikarbon. Sebuah studi baru, yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences, menguji teori Herzberg.

Dikarbon sangat reaktif sehingga tim di balik penelitian ini tidak dapat memperoleh pasokannya dari botol, kata Tim Schmidt , ahli kimia yang mengawasi penelitian di University of New South Wales di Sydney, Australia. Di luar angkasa, ia ada di dalam bintang, nebula, dan komet. Tapi ketika terkena oksigen di atmosfer bumi, dikarbon akan cepat bereaksi dan "terbakar", kata Schmidt. 

Schmidt mengatakan ini adalah pertama kalinya para ilmuwan dapat memeriksa dengan tepat bagaimana molekul itu pecah ketika terkena sinar ultraviolet yang kuat. Di laboratorium, tim harus mensimulasikan lingkungan ruang dekat Bumi dengan ruang vakum dan tiga laser ultraviolet yang berbeda. Karena dikarbon bereaksi begitu cepat, mereka harus mensintesisnya di tempat dengan memotong molekul yang lebih besar dengan laser.

Mereka mengkonfirmasi cahaya hijau komet berasal dari molekul dikarbon, yang ketika terkena sinar matahari di luar angkasa, dapat menyerap dan memancarkan cahaya tampak, kata Schmidt. Herzberg benar tentang dikarbon, katanya, jika tidak sepenuhnya benar tentang mekanismenya – tetapi itu tahun 1930-an, kata Schmidt, jadi “dia bisa dimaafkan.”

Dalam komet, dikarbon terbentuk ketika sinar matahari memanaskan es, beberapa di antaranya mungkin terbuat dari asetilena, campuran hidrogen dan karbon yang, sebagai gas, digunakan di Bumi untuk bahan bakar pengelasan. Itu bisa diproduksi di luar angkasa ketika molekul organik yang lebih kompleks di komet terurai, kata Schmidt. 

Atom hidrogen melepaskan diri dari molekul asetilena dan tanpa mereka, ikatan antara atom karbon "mengencang kembali," membentuk molekul karbon ganda, kata Cochran.

Saat matahari memanaskan molekul dalam tubuh komet, mereka mendapatkan energi dan cahaya, tetapi mereka terurai menjadi atom karbon tunggal sebelum mereka bisa mencapai terlalu jauh ke ekornya. Ini menjelaskan mengapa cahaya hijau hanya ada di sekitar tubuh komet, bukan ekornya yang panjang. 

Sementara komet terkena sinar matahari yang cukup untuk melepaskan gas, sinar matahari terus-menerus menciptakan dikarbon bercahaya baru. Umur molekul dikarbon pada jarak Bumi dari matahari adalah sekitar dua hari, menurut Schmidt. 

Tim dapat mempelajari bagaimana dikarbon terbelah di laboratorium dan menunjukkan bahwa para ilmuwan “benar” untuk berpikir bahwa mereka telah menyaksikan cahaya dikarbon di komet dunia nyata, kata Anita Cochran seorang astronom dan asisten direktur McDonald Observatory di University of Texas di Austin yang tidak terlibat dalam penelitian ini. "Mereka telah menentukannya dengan ketat sekarang," katanya.

Cochran, yang telah menghabiskan sebagian besar karirnya untuk mengamati komet, mengatakan bahwa mereka dapat membuat laboratorium yang hebat karena teleskop dapat melihat dengan baik melalui ekornya yang besar, seringkali jutaan mil panjangnya untuk mengetahui terbuat dari apa mereka.

Tim mempelajari masa pakai molekul dikarbon yang terpapar sinar matahari dan mengukur berapa banyak yang diperlukan untuk memutuskan ikatan mereka, kata Cochran. Fakta-fakta ini akan membantu pemodelan perilaku komet. Sebuah komet yang lewat mungkin tampak seperti peristiwa langka di Bumi, tetapi para astronom sekarang telah melihat ribuan dari mereka. Jumlah komet yang luar biasa mungkin ada di bagian tata surya yang lebih jauh. Berkat bola salju yang bersinar hijau ini, para ilmuwan memiliki jendela ke masa lalu kuno tata surya.