Os relâmpagos vulcânicos parecem surreais: um arco de luz surge da cratera vulcânica, estendendo-se pelos céus escuros. Embora os cientistas soubessem o que causava fenómenos tão assustadores, mas belos, alguns dos pequenos detalhes permaneceram inexplicáveis – até agora.
Em um recente Natureza artigo, os físicos atribuem uma “película” molecular de carbono a fenômenos como relâmpagos vulcânicos. Teoricamente falando, as cinzas vulcânicas – um pedaço gasoso de partículas de dióxido de silício em colisão – não deveriam sofrer efeitos triboelétricos, ou troca de carga elétrica, uma vez que são todas do mesmo tipo de partícula. Mas na natureza, eles carregam da mesma forma que o cabelo gruda em um balão após fricção vigorosa. De acordo com o novo estudo, um “cocktail de espécies moleculares e atómicas” rico em carbono na atmosfera impulsiona esta eletrificação da mesma espécie.
Rastreando um flash vulcânico
Os efeitos triboelétricos representam apenas uma das várias causas conhecidas de raios vulcânicos, que Estado de Oregon A universidade diz ter sido testemunhada e estudada por mais de 200 anos. Por exemplo, em 2016 pesquisadores descoberto que o gelo desempenha um papel em alguns casos de relâmpagos vulcânicos. Este mecanismo espelha o nuvens de tempestade normais na medida em que as interações entre os cristais de gelo de alta vida e as nuvens de cinzas geram eletrificação.
Esse mecanismo baseado em gelo pode aparecer em conjunto com efeitos triboelétricos, de acordo com Geografia Nacional. Nos estágios iniciais de uma erupção vulcânica, a parte aquosa do magma vaporiza rapidamente e fica carregada ao encontrar o ar. Essas partículas excitadas se espalham no ar, eventualmente colidindo e gerando efeitos triboelétricos. Quando a nuvem de cinzas sobe o suficiente para congelar, isso faz com que as taxas de relâmpagos “disparem”, explicou a National Geographic.
Carbono nunca morre
Para o estudo, os pesquisadores procuraram reproduzir os processos moleculares em ação nas erupções vulcânicas. Eles criaram uma pequena câmara sonora, usando ondas sonoras para suspender pequenas esferas de dióxido de silício em uma placa feita do mesmo material. Em seguida, eles ricochetearam as esferas na placa e mediram se ela ficou eletrificada.
Eles repetiram o mesmo experimento enquanto ajustavam ligeiramente cada execução para levar em conta fatores como altura ou umidade. A equipe também tentou lavar a partícula e deixá-la descansar por algum tempo, depois verificar quanto material de carbono a partícula havia coletado apenas por existir em algum ambiente sem vácuo.
“Vimos que esse efeito [of the carbon-based molecules] supera todo o resto”, disse Galien Grosjean, principal autor do estudo e físico da Universidade Autônoma de Barcelona, na Espanha. Novo Cientista.
“As descobertas dos autores mostram que a carga triboelétrica é fundamentalmente um fenômeno interfacial, moldado por fatores químicos e também mecânicos”, escreveu Simone Ciampi, pesquisadora da Universidade Curtin, na Austrália, que não esteve envolvida no novo estudo, em um documento anexo. Notícias e visualizações.
De volta dos vulcões aos laboratórios
O desafio de qualquer estudo sobre fenômenos extremos é que é quase impossível investigar diretamente o sistema. Ou seja, a equipe provavelmente não voará dentro de uma nuvem de cinzas vulcânicas para verificar seu funcionamento. Ainda assim, o estudo oferece uma perspectiva fascinante sobre coisas inesperadas em jogo para uma força tão comumente vista como o atrito. Por um lado, poderia complicar o trabalho dos cientistas de materiais, cujos experimentos muitas vezes exigem superfícies imaculadas para impedir a influência de forças indesejadas.
“As pessoas sabem que as superfícies contêm muita sujeira”, disse Daniel Lacks, engenheiro químico da Case Western Reserve University, à New Scientist. “Mas nunca vi isso acontecer no carregamento triboelétrico.”
Por outro lado, as descobertas podem informar como os pesquisadores controlam e modelam a carga triboelétrica de acordo com sua preferência, disse Ciampi. Nesse caso, isso significaria avanços em “tecnologias como impressão a laser, processamento mineral e tratamento de gases industriais”.
