CO₂分子是火星、金星等行星大气的主要成分，作为最简单的三原子分子，其解离碎裂机理研究不仅具有重要的基础意义，同时在行星大气化学、探索太空移民技术等应用领域至关重要。中国科学院近代物理研究所原子物理中心科研人员与西安交通大学、中国科学技术大学、四川大学等单位合作，在CO₂解离碎裂机理研究方面取得新进展，相关成果以副封面形式发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上。 

　　图1：火星大气层中CO₂²⁺分子离子三体解离机理示意图 

　　此项研究中，科研人员利用EBIS装置产生的Ar²⁺离子束流辐照CO₂分子诱导其解离碎裂，利用反应成像谱仪装置实现对解离碎片多重符合探测研究澄清了CO₂²⁺分子离子解离过程存在的三种不同通道（如图1所示），并确定了各通道的分支比。 

　　研究发现，母体离子不仅可以通过两个CO键直接或次序断离衰变，还首次观测到化学键重组产生O₂⁺作为过渡态的异构化解离通道。通过进一步对末态碎片的动能分析表明，绝大多数解离碎片的速度超过了火星表面的逃逸速度，如图2b中淡红色部分。由于火星表面不存在能够约束荷电粒子的磁场，当火星大气层分子被宇宙射线照射发生解离碎裂时，超过逃逸速度的碎片将克服火星引力而发生逃逸。因此，本研究所观测到的解离碎裂机制很可能是造成火星大气层中氧原子逃逸的重要原因之一。 

　　图2：分子离子解离各种碎片动能分布谱。图b淡红色区域为超过火星逃逸速度的事件 

　　该项工作得到了国家重点研发计划与国家自然科学基金等项目的支持。 

　　文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.2c01908 

(原子分子结构与动力学室  供稿)