Kometen sind eisige Brocken vom fernen, dunklen Außenrand des Sonnensystems. Ihr Ursprung liegt im Kuipergürtel und in der Oortschen Wolke, weit jenseits des Neptuns. Diese aus Staub, organischen Molekülen und Eis bestehenden Objekte folgen exzentrischen Bahnen, die sie zwischen extremer Sonnenferne und dem Inneren Sonnensystem pendeln lassen. Wenn sich ein Komet dabei den wärmeren, stärker dem Sonnenlicht ausgesetzten Bereichen des inneren Sonnensystems nähert, bleibt dies nicht ohne Folgen: Durch die Sonnenwärme sublimiert das Eis und Ausgasungen reißen Staub und organische Moleküle ins All hinaus – dadurch entstehen der Kometenschweif und die um den festen Kern des Kometen liegende Hülle, die Koma.
Rätsel der grünen Koma
Von der Erde aus gesehen beginnen Kometen dadurch bei ihrer Annäherung an die Sonne immer heller zu leuchten, ihre Koma vergrößert sich und ihr Schweif wird sichtbar. Dabei leuchtet die Koma oft auffallend grünlich, während der Schweif weißlich bleibt. Kommt der Komet dann der Sonne noch näher, verliert er seine grüne Farbe jedoch wieder und die Koma wird weißlich. Schon länger gehen Wissenschaftler davon aus, dass die grüne Färbung auf ein bestimmtes Molekül zurückgeht: das aus zwei Kohlenstoffatomen bestehende Dikohlenstoff (C2). “Dieses Molekül findet sich in Flammen, Kometen, Sternen und dem diffusen interstellaren Medium”, erklären Jasmin Borsovszky von der University of New South Wales in Sydney und ihre Kollegen. In der Kometenkoma wird es dann gebildet, wenn organische Moleküle unter dem Einfluss der Sonneneinstrahlung zerfallen.
Schon in den 1930er Jahren schlug der Physiker Gerhard Herzberg auch eine Erklärung dafür vor, dass sich die vom Dikohlenstoff verursachte Grünfärbung bei Kometen nie bis auf den Schweif ausbreitet und in Sonnennähe auch aus der Koma verschwindet: Er postulierte, dass das Dikohlenstoff bei noch stärkerer Sonneneinstrahlung seinerseits zerfällt. “Aber diese Photodissoziation wurde nie direkt beobachtet und der Mechanismus dieses Zerfalls ist ungeklärt”, erklären die Wissenschaftler. Der Grund dafür ist die große Schwierigkeit, das hochreaktive Dikohlenstoff-Molekül im Labor herzustellen und ausreichend lange stabil zu halten. Doch dem Forscherteam ist dies nun gelungen. “Wir haben zunächst das Dikohlenstoff hergestellt, indem wir das größere Molekül Perchloroethylen, kurz C2Cl4 mit einem starken UV-Laser beschossen und ihm so seine Chloratome nahmen”, erklärt Borsovszkys Kollege Timothy Schmidt. Die erzeugten Dikohlenstoff-Moleküle wurden durch eine rund zwei Meter lange Vakuumkammer geleitet, wo sie erneut zwei UV-Laser passieren mussten. Dies sollte die Strahlung in Sonnennähe simulieren. Über Teilchendetektoren und Spektrometer gelang es dem Team, die Anregungs- und Bindungszustände der Moleküle zu erfassen.
