Химики наконец раскрыли тайну блуждающих огоньков на болотах
Слияние пузырьков в воде может порождать спонтанные электрические искры, достаточно мощные, чтобы воспламенить метан. Это может объяснить загадочные вспышки света, известные как блуждающие огни.
На болотах, топях и трясинах иногда наблюдаются таинственные вспышки света с синеватым оттенком над водой. Раньше их связывали с призраками или духами. Рациональное объяснение этим блуждающим огням, или ignis fatuus (лат. «безумный огонь»), заключается в горении болотных газов, таких как метан и фосфин. Однако до сих пор неясно, что именно вызывает воспламенение, а предполагаемые причины, например статическое электричество или молнии, остаются неподтвержденными.
Профессор Ричард Зэйр из Стэнфордского университета в Калифорнии и его коллеги наблюдали в лаборатории спонтанные электрические искры между пузырьками метана и воздуха в воде, которые назвали «микромолниями». Об эксперименте они сообщили в PNAS. В статье утверждается, что энергия этих микромолний достаточна для зажжения метана.
«Мы продолжаем открывать вещи о воде, которые, как только понимаешь их, выглядят очевидными, но до этого кажутся совершенно странными, — говорит химик. — Никто не связывает воду с огнем. Все думают, что вода тушит огонь. А тут выясняется, что с помощью воды можно получить искру и что-то поджечь. Это что-то новое».
Ранее исследователи уже наблюдали, как капельки воды размером с крупинку соли накапливают заряд и спонтанно создают искры, поэтому предположили, что аналогичный эффект может возникать между пузырьками метана в воде. Они использовали сопло, чтобы пропускать микропузырьки метана, смешанного с воздухом, через воду, и наблюдали за их столкновениями с помощью высокоскоростной камеры, а также счетчика фотонов и спектрометра.
Когда пузырьки поднимались через воду, они меняли форму и накапливали электрический заряд. При столкновении пузырьков разница в их зарядах высекала искру, порождая вспышку, которую фиксировала как камера, так и счетчик фотонов.
Ученые также измерили частоты света во вспышке и обнаружили, что они совпадают с линиями спектра конкретных химических соединений, находящихся в возбужденном состоянии. Это говорит о том, что искры были бы достаточно мощными, чтобы вызвать воспламенение метана.
«[Итальянский физик Алессандро] Вольта первым предположил, что ignis fatuus зажигает молния, и в каком-то смысле он был прав, но не по тем причинам, о которых он думал, — резюмирует Зэйр. — Это не молния в воздухе, бьющая с неба — на самом деле она исходит от капель [и пузырьков]».
«Это выглядит весьма интересно», — оценил физик Детлеф Лозе из Университета Твенте.
По его мнению, это еще не окончательное объяснение блуждающих огней, но вполне правдоподобная версия, которая послужит почвой для дальнейших исследований.
