Когато микроскопични частици пясък, пепел или прах се сблъскват във въздуха, те обменят малък електрически заряд. Тази на пръв поглед незначителна статична искра може да стои зад мащабни природни явления – от преноса на сахарски прах на огромни разстояния до мълниите във вулканични облаци.

Досега учените трудно обясняваха как точно възниква този заряд, особено когато частиците са от един и същи материал. Ново международно изследване обаче посочва причината – изключително тънък слой въглерод от околната среда, който определя как се прехвърля електричеството.

Откритието дава не само обяснение за статичното електричество, но и нови насоки за разбирането на формирането на планетите и възникването на живота.

Загадката при еднаквите частици

Когато два различни материала се търкат, единият по-лесно „отнема“ електрони от другия. Но при еднакви материали това обяснение не работи – защо тогава се появява заряд?

Този парадокс е известен като „проблем на симетрията“. В природата еднакви частици пясък или пепел постоянно се сблъскват и въпреки това генерират статично електричество, без ясна причина.

Моделът „шарка като на крава“

Дълго време учените смятаха, че повърхността на частиците не е напълно равномерна, а представлява мозайка от микроскопични различия, подобна на шарката на крава.

Предполагаше се, че именно тези случайни зони определят електрическия заряд при сблъсък. Но експериментите показват, че зарядът не е случаен, а следва ясни и повтарящи се модели.

Левитиращ пясък със звук

За да измерят заряда без да повлияят на резултатите, учените използват акустична левитация – звукови вълни, които задържат частица във въздуха. Така те успяват да наблюдават хиляди сблъсъци без физически контакт.

Резултатите показват, че някои частици се зареждат положително, други – отрицателно, а понякога процесът се обръща. Това насочва учените към нов фактор.

„Въглеродният слой“

Пробивът идва, когато частиците са нагрети. Оказва се, че това премахва тънък слой въглеродни молекули от повърхността им.

Този почти невидим слой – натрупван от въздуха върху всички материали – се оказва ключов за прехвърлянето на заряд. Когато въглеродът бъде премахнат, зарядът изчезва.

Дори слой с дебелина на една молекула е достатъчен, за да промени електрическото поведение.

Искрите на сътворението

Процесът има огромно значение в природата. Повечето скали и прахови частици на Земята, Луната и Марс са изградени от подобни материали и се зареждат при сблъсъци.

Статичното електричество стои зад явления като прашни бури и вулканични мълнии, а ролята му се оказва много по-голяма, отколкото се е смятало досега.

Какво означава това

Новото откритие може да помогне за по-добра защита на техника и астронавти при бъдещи мисии до Луната и Марс, където прахът е силно електризиран.

Освен това учените смятат, че подобни електрически взаимодействия са помогнали за слепването на праховите частици в ранната Слънчева система – процес, довел до образуването на планети.

Дори се предполага, че електрическите разряди в древната атмосфера са допринесли за създаването на първите молекули, свързани с живота.

Изследването показва, че дори най-малките и незабележими процеси могат да имат ключова роля за възникването на света, такъв какъвто го познаваме.

Превод: GlasNews.bg