大连相干光源模拟星际介质硫化氢光解获进展

 
 
大连相干光源模拟星际介质硫化氢光解获进展  
 

利用大连相干光源模拟星际介质中光解硫化氢分子光化学实验的示意图

近日，大连化物所袁开军研究员、杨学明院士团队与英国皇家科学院院士Michael N. R. Ashfold教授合作，利用世界上唯一运行在极紫外波段的大型自由电子激光装置（大连相干光源）研究硫化氢分子光化学取得了新进展。相关成果发表在《自然—通讯》上。

硫是宇宙中较为丰富的元素之一，在太阳大气中硫原子的丰度约为1.3×10-5，而在星际介质中实际探测到的含硫分子的丰度要远远低于这个值，科学家们认为是由于星际辐射场导致含硫分子有一定的消耗。由于星际尘埃中氢元素的高丰度和高迁移率等特性，使硫化氢分子成为硫化物撞击星际尘埃的优先产物。处于基态的硫化氢自由基和硫化氢分子都能在星际介质中探测到，但是其相对比例（13%）远远低于天体化学模型的预测值。

研究人员借助大连相干光源产生的世界上最亮的、波长任意可调的极紫外激光对硫化氢光解开展了系统研究，发现基态硫氢自由基的量子产率有着明显的波长依赖性。随着波长变短，产率逐渐减小至零。综合考量产物量子产率、硫化氢分子吸收谱和星际辐射场的影响，约26%的光解会产生基态硫氢自由基产物，如果考虑三体解离通道，那么天文观测得到的值（13%）则成为可能。

本项研究工作揭示了星际介质中硫氢自由基消耗的原因，且为天文观测的数据可靠性提供了有力的证据，表明有必要修正相关的天体化学模型。