科學(xué)家揭示星際介質(zhì)中硫氫自由基消耗原因

劉萬生

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所袁開軍研究員、楊學(xué)明院士團(tuán)隊(duì)與英國皇家科學(xué)院院士Michael N. R. Ashfold合作，利用世界上唯一運(yùn)行在極紫外波段的大型自由電子激光裝置（大連相干光源）研究硫化氫分子光化學(xué)取得了新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然—通訊》。

硫是宇宙中較為豐富的元素之一，在太陽大氣中硫原子的豐度約為1.3×10-5，而在星際介質(zhì)中實(shí)際探測到的含硫分子的豐度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)值，科學(xué)家認(rèn)為是由于星際輻射場導(dǎo)致含硫分子有一定的消耗。

由于星際塵埃中氫元素的高豐度和高遷移率等特性，使硫化氫分子成為硫化物撞擊星際塵埃的優(yōu)先產(chǎn)物。處于基態(tài)的硫氫自由基和硫化氫分子都能在星際介質(zhì)中探測到，但是其相對比例（13%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于天體化學(xué)模型的預(yù)測值。

研究人員借助大連相干光源產(chǎn)生的世界上最亮的、波長任意可調(diào)的極紫外激光對硫化氫光解開展了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)基態(tài)硫氫自由基的量子產(chǎn)率有明顯的波長依賴性。隨著波長變短，產(chǎn)率逐漸減小至零。研究人員表示，綜合考量產(chǎn)物量子產(chǎn)率、硫化氫分子吸收譜和星際輻射場的影響，約26%的光解會(huì)產(chǎn)生基態(tài)硫氫自由基產(chǎn)物，如果考慮三體解離通道，那么天文觀測得到的值（13%）則是可能的。

研究人員表示，該工作揭示了星際介質(zhì)中硫氫自由基消耗的原因，且為天文觀測的數(shù)據(jù)可靠性提供了有力的證據(jù)，表明有必要修正相關(guān)的天體化學(xué)模型。