Vetëtimat vullkanike duken kaotike, por fillojnë me diçka çuditërisht të vogël. Brenda reve gjigante të hirit, kokrriza të vogla shkëmbinjsh përplasen me njëra-tjetrën vazhdimisht, duke grumbulluar ngarkesë elektrike derisa qielli të shkëlqejë papritur.

Shkencëtarët e kanë kuptuar prej kohësh se këto përplasje kanë rëndësi, por një pyetje e madhe mbeti: si mund të përfundojnë grimcat identike me ngarkesa të kundërta?

Tani, studiuesit kanë gjetur një përgjigje të papritur që fshihet në sy të publikut. Një film i hollë dhe i padukshëm karboni, i kapur nga ajri i zakonshëm, mund të jetë duke vendosur në heshtje se cilat grimca bëhen pozitive dhe cilat negative.

Ky detaj i thjeshtë sipërfaqësor mund të ndihmojë në shpjegimin jo vetëm të vetëtimave vullkanike, por edhe të mënyrës se si sillet pluhuri i ngarkuar në të gjithë Tokën dhe më gjerë.

Momenti kur ndryshon ngarkesa

Brenda një kurthi në Institutin e Shkencës dhe Teknologjisë të Austrisë (ISTA), një kokërr silici ndryshonte vazhdimisht shenjën kundrejt një pllake përkatëse.

Duke parë këtë përmbysje, fizikani Galien Grosjean e lidhi ndryshimin me mbetjet e pasura me karbon që nxehtësia ose plazma mund t’i largonte.

Pasi u hoq ajo mbetje, e njëjta kokërr tentoi të kthehej në negative, pastaj të zhvendosej prapa ndërsa karboni u kthye ngadalë.

Rezultati zgjidhi asimetrinë që mungonte në një problem kokëfortë me të njëjtin material, por gjithashtu la të hapur mënyrën se si ai film sipërfaqësor nxit ngarkesën në shkallën më të vogël.

Problemi i grimcave identike

Vetëtimat vullkanike zakonisht shkëlqejnë përmes reve të hirit, ku përplasjet e pafundme lejojnë që fragmente të vogla të shkëmbehen dhe të ndajnë ngarkesën elektrike.

Shkencëtarët e quajnë këtë efekt triboelektrik ngarkesa që lëviz kur sipërfaqet preken dhe ndahen e njëjta forcë që qëndron pas flokut që ngjitet në një tullumbace.

Megjithatë, rasti më i vështirë nuk ishte kurrë fërkimi i materialeve të ndryshme me njëra-tjetrën. Ishte dy copa të të njëjtit material që zgjidhnin shenja të kundërta.

Zgjidhja e asaj enigme më të vogël kishte rëndësi, sepse një re përmban përplasje të panumërta të përsëritura midis kokrrizave që duken kimikisht të ngjashme.

Duke parë një përplasje

Një sferë e vetme silici një sferë e vogël e bërë nga i njëjti material si rëra dhe qelqi, rreth 0.02 inç (0.5 mm) e gjerë qëndronte pezull mbi valët e zërit mbi një pllakë të bërë nga i njëjti material.

Duke e prerë zërin për rreth 25 milisekonda, ekipi e la atë të kërcejë një herë, e kapi përsëri dhe mati ngarkesën.

Nxehtësia dhe pastrimi e kthenin vazhdimisht atë ngarkesë në të njëjtin drejtim, duke e shndërruar një ndjesi të lirshme në diçka të testueshme.

Me këtë konfigurim, studiuesit e ISTA-s mund të ndryshonin një gjendje sipërfaqësore në të njëjtën kohë dhe të shihnin reagimin e rezultatit elektrik.

Brenda një përplasjeje të vogël

Skanimet sipërfaqësore zbuluan një shtresë të hollë karboni të rastësishëm - molekula të humbura dhe të pasura me karbon të marra nga ajri - që mbulonin silicën pas trajtimit të zakonshëm.

Kur studiuesit përdorën nxehtësi ose plazmë të butë për të hequr atë shtresë, materiali themelor mbeti kryesisht i njëjtë, por sjellja e tij elektrike ndryshoi.

Uji u rikthye pothuajse menjëherë, duke dobësuar idetë e mëparshme se vetëm lagështia kontrollonte mënyrën se si ngarkoheshin grimcat.

Koha tregoi historinë e vërtetë. Pas pastrimit, mostrat gradualisht u rikthyen në sjelljen e tyre origjinale brenda rreth një dite, ndërsa karboni sipërfaqësor u rindërtua. Matjet laboratorike treguan se ngarkesa vetë u relaksua gjatë orëve, me një gjysmë-jetë tipike prej rreth 10 orësh.

“Ne pamë se ky efekt i kapërcen të gjitha efektet e tjera”, tha Grosjean, pasi testet e përsëritura vazhdonin të tregonin përsëri shtresën e karbonit që po rikthehej.

Përputhja e afateve kohore midis rikuperimit të ngarkesës dhe grumbullimit të karbonit lidhi shkakun dhe pasojën së bashku shumë më qartë sesa çdo pamje e vetme.

Veshje me karbon ndryshon gjithçka

Për të parë nëse ky efekt shtrihej përtej silicës, ekipi testoi materiale të tjera minerale të zakonshme, duke përfshirë aluminën, spinelin dhe zirkoninë.

Përpara trajtimit shtesë, këto materiale u rreshtuan me kujdes në një seri triboelektrike - një renditje e bazuar në sjelljen e tyre të zakonshme të karikimit. Por, pasi studiuesit hoqën karbonin nga cilado mostër që zakonisht kishte ngarkesë pozitive, shenja ndryshoi në çdo çift që testuan.

Me fjalë të tjera, mbetjet sipërfaqësore mund të tejkalojnë tendencën natyrore të një materiali dhe madje të përmbysin rendin e pritur.

Ky zbulim ndryshon mënyrën se si shkencëtarët mendojnë për ndotjen. Ajo që dikur konsiderohej si zhurmë në sfond, tani duket se luan një rol përcaktues në mënyrën se si materialet sillen elektrikisht.

“Ka shumë kandidatë”, tha Grosjean, duke kujtuar se sa shumë shpjegime të mundshme ishin marrë në konsideratë.

Idetë e mëparshme tregonin për lagështinë, ashpërsinë e sipërfaqes ose strukturën kristalore. Por karboni vazhdimisht i tejkalonte çdo shpjegim konkurrues.

Rezultati i jep teorisë një objektiv më të qartë dhe sugjeron që çdo model që injoron karbonin mund të mos e ketë faktorin më të rëndësishëm të identifikuar deri më tani.

Pse shpërthimet shkaktojnë rrufe

Brenda një kolone shpërthimi vullkanik, fragmente hiri përplasen vazhdimisht, ndahen sipas madhësisë dhe lëvizin në rajone të ndryshme të tymit.

Ndërsa këto përplasje krijojnë ngarkesë, disa kokrriza bëhen pozitive, ndërsa të tjerat negative. Lëvizja brenda tymit mund t’i ndajë këto grupe derisa çekuilibri elektrik të bëhet mjaftueshëm i fortë për të shkaktuar një shkarkim.

Vëzhgimet tregojnë se këto shkëndija mund të ndodhin pranë kanalit, në të gjithë kolonën në rritje dhe madje edhe në majat e gjera të reve të hirit.

Zbulimet e reja nuk shpjegojnë çdo detaj të rrufesë vullkanike. Por ato identifikojnë një hap të hershëm kritik, se si grimcat identike ndahen për herë të parë në ngarkesa të kundërta, duke ndihmuar në shpjegimin e fillimit të kaskadës.

Më shumë sesa thjesht vullkane

Silica dhe oksidet e lidhura shfaqen gjithashtu në pluhurin e shkretëtirës, mbeturinat planetare dhe shumë sipërfaqe të projektuara që krijojnë ngarkesë statike.

Nëse filmat e karbonit ndryshojnë mënyrën se si këto kokrriza tërheqin ose sprapsin, ato mund të ndryshojnë se sa larg udhëtojnë grimcat ose sa lehtë grumbullohen.

Idetë më të vjetra gjithashtu rikthehen në punim, me aktivitetin elektrik në retë vullkanike që mund të ndihmojnë në formimin e aminoacideve në Tokën e hershme.

Megjithatë, studiuesit e mbajnë pretendimin e tyre kryesor të ngushtë, duke e kufizuar atë në oksidet izoluese në vend të çdo materiali që ruan ngarkesë statike.

Ajo që ndryshon tani është mekanizmi: karboni i marrë nga ajri i zakonshëm mund t’i kthejë kokrrizat identike në role elektrike të kundërta, duke lidhur më në fund kiminë sipërfaqësore me shkëndijat vullkanike.

Shkencëtarët tani mund të hetojnë se çfarë bën karboni në nivel atomik dhe si uji, nxehtësia dhe historia e grimcave e modifikojnë efektin.

/earth/Motilokal.com