Fysiker har identifierat kolinnehållande molekylers roll i att bestämma laddningspolaritet under partikelkollisioner i vulkaniska askmoln. Upptäckten förklarar den triboelektriska effekt som leder till vulkaniska blixtar. Upptäckten kommer från experiment med kiseldioxidpartiklar.
Vulkaniska blixtar uppstår när partiklar i askmoln kolliderar och utbyter elektrisk laddning genom den triboelektriska effekten och separeras i positivt och negativt laddade grupper som urladdas som blixtar. I årtionden har forskare funderat över varför identiska kiseldioxidpartiklar laddas olika vid kontakt - en positiv och en negativ - vilket bryter den förväntade symmetrin. Kandidater som luftfuktighet, ytjämnhet eller kristallstruktur hade föreslagits men inte bekräftats. > "Det finns många kandidater", säger Galien Grosjean, som nu är verksam vid Autonomous University of Barcelona. "Folk misstänker att luftfuktigheten är viktig, eller skrovligheten, eller den kristallina strukturen." Grosjean och hans kollegor vid Institute of Science and Technology Austria i Klosterneuburg testade hur ytföroreningar påverkar. De använde ultraljud för att få kiseldioxidpartiklar att sväva och lät sedan varje partiklar studsa en gång på en matchande målplatta och mätte laddningen. Rengöring av prover genom bakning avlägsnade kolhaltiga molekyler, vilket vände laddningarna från positiva till negativa. > "Det kan laddas positivt eller negativt. Om den var positiv bakade eller rengjorde vi den och gjorde om experimentet - och sedan laddade den negativt", säger Grosjean. Analysen bekräftade att kolmolekyler var den dominerande faktorn, som övertrumfade andra. Rengjorda prover återfick sin positiva laddning efter ungefär en dag, vilket motsvarar den tid det tar att återfå luftburna kolföroreningar. Daniel Lacks vid Case Western Reserve University i Cleveland, Ohio, berömde arbetet. > "Folk vet att ytor har en massa skit på sig. Men jag har aldrig sett det hända vid triboelektrisk laddning", säger han. Lacks noterade utmaningar: förorening kan hindra exakta förutsägelser av laddningsriktningen. Studien publiceras i Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-10088-w).
