Ученые раскрыли тайну блуждающих огней с помощью микромолний

Микромолнии между пузырьками, содержащими воздух и метан. Автор: Юй Ся

На протяжении столетий люди описывали странные синие шары света, парящие над болотами, заболоченными территориями и даже кладбищами. Неудивительно, что эти загадочные огни, называемые «блуждающими огнями» или ignis fatuus, породили множество сверхъестественных объяснений. Даже научные теории носили спекулятивный характер и не имели экспериментального подтверждения.

Однако большинство ученых сходятся во мнении, что эти явления каким-то образом связаны с метаном, выделяющимся при разложении органических веществ в почве. Но воспламенение метана до сих пор оставалось загадкой, поскольку не существует известного природного процесса, который мог бы поджечь метан при комнатной температуре.

Теперь группа ученых под руководством Ричарда Зейра из Стэнфордского университета считает, что у них есть объяснение. Ранее команда изучала странное свечение, возникающее от заряженных микрокапель воды. Их предыдущая работа была опубликована в журнале Science Advances.

«Сближение разноименно заряженных микрокапель вызывает электрический разряд и приводит к люминесцентному излучению. Свечение происходит без приложения внешнего напряжения, а электрический разряд достаточно энергичен, чтобы возбудить, диссоциировать или ионизировать окружающие нейтральные молекулы газа», — объясняют исследователи.

Ученые полагают, что такая реакция может быть причиной и загадочных блуждающих огней, поскольку она может обеспечить достаточно энергии для воспламенения метана. Чтобы проверить эту теорию, группа использовала погружную форсунку для генерации микропузырьков метана и воздуха в воде и зафиксировала субмиллисекундные вспышки между пузырьками с помощью высокоскоростной съемки, фотодиодного детектирования и фотонных счетчиков.

Они также использовали спектры излучения, мониторинг температуры и масс-спектрометрию для отслеживания химических и термических изменений во время эксперимента. Отчет об их работе теперь опубликован в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Эксперимент действительно привел к тому же типу спонтанных электрических разрядов, или микромолний, которые они обнаружили в своем предыдущем исследовании. Только теперь это происходило между микропузырьками, содержащими метан, в воде, генерируя кратковременные вспышки, инициируя окисление метана и производя как свет, так и тепло при комнатной температуре. Хотя эксперимент не доказывает жестко, что именно это явление происходит в природе и создает блуждающие огни, он предлагает правдоподобный, проверяемый механизм, который может стать лучшим объяснением на сегодняшний день.

«Наши выводы предлагают научную основу для ignis fatuus и раскрывают общий механизм, с помощью которого электризованные интерфейсы могут запускать редокс-реакции в природных средах без необходимости внешних источников воспламенения», — говорят авторы исследования.

Исследование не только проливает свет на загадку блуждающих огней из фольклора, но и помогает ученым лучше понять, как естественные электрические явления могут управлять химическими реакциями в природных средах. Будущие исследования смогут количественно оценить масштаб и частоту событий микромолний в дикой природе.

Больше информации: Yu Xia et al, Unveiling ignis fatuus: Microlightning between microbubbles, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2521255122