大連光源揭示星際物質硫分子的直接來源

硫化物的產生與演化是行星形成和生命起源的重要線索。自20世紀80年代以來，國際紫外線探測器衛星在多顆彗星上觀測到亞硫化碳（CS）和硫分子（S2）。研究人員普遍認為，CS和S2是由二硫化碳（CS2）光解離產生的，但在星際從未觀測到過CS2。長久以來，人類對CS2的解離機理並不清楚，在實驗室觀測S2也是科研難題。

中科院大連化物所分子反應動力學國家重點實驗室、大連光源科學研究室研究員袁開軍團隊，與中國科學技術大學教授王興安合作，利用自主研發的基於大連相干光源（以下簡稱大連光源）的離子成像實驗裝置，首次在CS2的光解離中觀測到碳原子和硫分子（C+S2）的產物通道，為天文觀測到的星際物質S2的直接來源提供了實驗証據，有望為天文觀測提供更多相關依據以及觀測方法。相關研究成果1月中旬發表在《物理化學快報》上。

袁開軍介紹，典型的三原子分子ABC光解離，通常斷裂A—B或B—C之間的化學鍵，作為中間橋梁的“—B—”化學鍵斷裂往往需要更高能量。為此，研究人員讓大連光源輸出能量更高的光子照射CS2，並借助離子速度成像裝置觀察照射后產生的碳原子產物。

研究人員發現，CS2直接解離產生C+S2的產物通道，同時獲得了具有振動量子態分辨的電子基態和電子激發態產物S2。結合理論計算發現該過程的解離機理，即電子激發態的CS2經歷異構化過程，硫原子從直線型（S-C-S）分子逐漸繞到另一邊生成直線型（S-S-C）分子，再解離產生C和S2。該研究推測，星際中的S2可能直接來源於CS2分子的輻射解離。

袁開軍說：“結合此前的研究發現羰基硫化物（OCS）分子解離可以生成碳原子和氧化亞硫（C+SO）的產物通道，研究人員推測三原子分子ABC解離的產物通道除了A+BC、C+AB，還有B+AC，這個通道應該是普遍存在的，這為天文觀測提供了更多的觀測方法。”