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.
Жизнь на Земле началась с крошечных микромолний в каплях воды: исследование
Найдена причина резкого увеличения выбросов метана в атмосферу — и это не человечество
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram