近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所大連光源科學(xué)研究室研究員袁開(kāi)軍、中科院院士楊學(xué)明團(tuán)隊(duì)，利用大連光源發(fā)現(xiàn)水分子光化學(xué)反應(yīng)存在較強(qiáng)的同位素效應(yīng)，這種效應(yīng)或是星云中水分子同位素分布不均勻的重要原因。

　　地球上的水從何而來(lái)？科學(xué)家猜想，可能來(lái)源于早期地球火山爆發(fā)釋放水蒸氣，以及彗星和隕石撞擊地球帶來(lái)星際冰。近年來(lái)，地球水來(lái)自外太空的觀點(diǎn)受到關(guān)注，判斷依據(jù)是水的同位素分布。一般來(lái)說(shuō)，如果地球水的同位素豐度（D/H比值）與外太空彗星和隕石的豐度一致，便認(rèn)為地球水來(lái)源于這些彗星和隕石。隨著對(duì)太陽(yáng)星云中水的同位素豐度的進(jìn)一步觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)不同的星云區(qū)域以及不同彗星上水的同位素豐度并不相同，也就是D/H值在星際空間分布不均勻。

　　該工作中，研究團(tuán)隊(duì)利用大連光源結(jié)合桌面激光器產(chǎn)生的真空紫外光源，探究了水的同位素（HOD）在121nm附近的光化學(xué)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)水光解的產(chǎn)物通道H+OD和D+OH存在完全不同的量子態(tài)分布。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量HOD光化學(xué)產(chǎn)物通道的量子產(chǎn)率與激發(fā)光的波長(zhǎng)存在強(qiáng)烈的相關(guān)性。太陽(yáng)星云早期內(nèi)層和外層受到光照的強(qiáng)度不同，造成這些區(qū)域HOD光化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的幾率不同，隨時(shí)間演化便形成同位素在星際空間分布的不均勻性。

　　此前，該團(tuán)隊(duì)利用大連光源還發(fā)現(xiàn)了水分子光解離的諸多過(guò)程與星際化學(xué)的關(guān)聯(lián)，如發(fā)現(xiàn)電子基態(tài)的OH超級(jí)轉(zhuǎn)子是星際超熱OH自由基的來(lái)源（Nature Communication）、電子激發(fā)態(tài)OH超級(jí)轉(zhuǎn)子在大氣電離層或有重要作用（JPCL）、水分子振動(dòng)態(tài)偶然共振效應(yīng)對(duì)同位素豐度的影響（JPCL），高振動(dòng)激發(fā)的OH產(chǎn)物是大氣輝光的重要來(lái)源（JPCL），以及發(fā)現(xiàn)水分子的三體解離可能是早期大氣產(chǎn)氧通道（Nature Communication）等。

　　相關(guān)研究成果以Strong Isotope Effect in the VUV Photodissociation of HOD: A Possible Origin of D/H Isotope Heterogeneity in the Solar Nebula為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目等的資助。

利用大連光源發(fā)現(xiàn)水分子光化學(xué)反應(yīng)存在較強(qiáng)的同位素效應(yīng)，這種效應(yīng)或是星云中水分子同位素分布不均勻的重要原因