近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員袁開軍、院士楊學明團隊，與Bristol大學院士Michael N. R. Ashfold、Leeds大學教授John M. C. Plane合作，在水分子的光解動力學研究方面取得新進展，發現了高振動激發的OH（X）產物，并建立模型討論了水分子光解對大氣輝光的貢獻。

　　地球的天空中不斷地產生一種微弱的發光，稱為大氣輝光，這是由太陽輻射與高層大氣中的原子和分子發生光化學反應產生的。雖然亮度遠遠弱于明亮的極光，但大氣輝光為大氣中發生的各種物理和化學過程研究提供了重要的參考信號，大氣輝光的研究推動了高層大氣物理學的發展。OH輝光是地球大氣中間層最重要的輝光輻射之一，被稱為Meinel譜帶，由天文學家Aden B.Meinel于1950年在夜間使用地面光譜儀首次發現。迄今為止，已證實了1700多條OH-Meinel譜線，并將其歸屬為OH的高振動能級到基態能級之間的躍遷，主要是從OH的 ≤9的振動能級輻射出的譜線。目前人們普遍認為高空大氣中振動激發的OH來源于H和O₃的反應。然而，最近觀測到的一些OH發射譜線來源于更高的振動能級，同時還觀測到了夜間沒有觀測到的OH日輝光的雙層結構。

　　H₂O的光解是星際中OH自由基重要的來源之一。近日，研究人員利用自由電子激光結合高分辨的H原子高里德堡標識飛行時間譜技術研究了H₂O分子112.8nm附近的光解動力學，實驗結果顯示，大部分OH（X）產物是高振動激發的，最高的振動能級可以布居到v=15，內態能量接近OH自由基的解離能。John M. C. Plane等人利用實驗獲得的H₂O光解數據，結合H₂O、H、O₃、OH、CO₂等氣體濃度和溫度在地球和火星上的垂直分布，以及太陽光輻射通量，建立大氣化學模型。模擬結果發現，對于地球這種富氧環境，H+O₃的反應是高振動OH（X）自由基的主要來源，而對于火星這種貧氧環境，H₂O的光解則是主要來源。同時還模擬了OH（X）輝光的發射光譜，這有助于在星際觀測中發現OH自由基。

大連化物所利用自由電子激光揭示了水分子的光解在大氣輝光中的作用

　　相關成果發表在《物理化學快報》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。該工作得到國家自然科學基金委動態化學前沿研究中心項目、中國科學院戰略性先導專項（B類）“能源化學轉化的本質與調控”﹑自然科學基金優青項目等資助。