火星发出强大激光的谜团

激光是一种特殊的光,通常情况下只有人工才能产生。可是,美国航空和宇宙航天局戈达德航天中心的天文学家们在火星的外围大气层中发现了一种二氧化碳激光,它发出的红外线热辐射比科学家们设想的火星周围可能发出的正常辐射强10亿倍!这是怎么回事呢?

火星发出强大激光的谜团——二氧化碳分子受大阳光照射下产生红外线热辐射(宇宙谜团八)

火星发出强大激光的谜团——二氧化碳分子受大阳光照射下产生红外线热辐射(宇宙谜团八)

让我们先熟悉几个名词。我们知道,物质的原子、分子存在着低能态和高能态。在常温下,低能态原子多于高能态原子,通过加热等特殊处理,低能态原子被激发到高能态,即“受激态”。通常情况下,各种高能态原子各自放出不同颜色的光,这是普通光。如果一束单色光入射到受激原子上,当这些受激原子的能量与单色光相符时,入射光就被放大了,就会形成极强的光—激光。人工产生激光的方法是:将一束单色光射入一个两端装有反射镜的匣子中。匣子中装有某种受激物质(二氧比碳、氦等),受激物质使入射光产生振荡激来回反射,就会产生激光。

火星上的激光是散布在火星大气层外围的二氧化碳分子发出来的,因为那里的温度低到一157℃,当被大阳光照射时,二氧化碳分子受到激发,成为受激物质。如果再有单色入射光,产生激光的基本条件就具备了。这单色入射光就是红外线。受激的二氧化碳分子蕴藏的能量在大阳光的照射下有一部分会释放出来,产生红外线热辐射,即发射出红外线光子,这些光子再去冲击其他受激的二氧化碳分子,就能产生激光。虽然放射出红外线光子的二氧化碳分子会失去一部分能量,但由于大阳光不断使二氧化碳分子受激产生能量,激光形成的整个过程始终不会中止。因此,火星外围的大气层就是一个巨大的激光器,只要有大阳光的照射,就会发出强大的激光。

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