Los científicos han estado fascinados durante mucho tiempo por las violentas manifestaciones eléctricas que acompañan a las grandes erupciones volcánicas. Durante la erupción de Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai de 2022, la magnitud de este fenómeno fue asombrosa: una sola erupción produjo más de 2.600 relámpagos por minuto, con una actividad eléctrica que alcanzó alturas de 31 kilómetros (19 millas) sobre el nivel del mar.
Si bien estos espectáculos de “relámpagos volcánicos” son visualmente impresionantes, históricamente han presentado un importante enigma científico sobre cómo se genera la electricidad en un entorno así.
El misterio de la columna de carga
Para entender por qué es importante este descubrimiento, primero hay que observar cómo funcionan los rayos estándar. En una tormenta típica, las cargas eléctricas se generan mediante colisiones entre diferentes tipos de partículas:
– Los cristales de hielo se elevan con las corrientes ascendentes y adquieren una carga positiva.
– Graupel (granizo suave) cae y recoge una carga negativa.
La separación de estas cargas opuestas crea la tensión eléctrica que eventualmente se descarga en forma de rayo.
Sin embargo, las columnas volcánicas son fundamentalmente diferentes. En lugar de hielo y granizo, se componen de cenizas secas y fragmentos de roca. Debido a que estas partículas a menudo están hechas del mismo material rocoso, los científicos lucharon por explicar cómo las colisiones entre ellas podrían resultar en la separación de cargas positivas y negativas. En circunstancias normales, las partículas de la misma composición no deberían transferirse cargas eléctricas significativas entre sí.
El gran avance: el papel del carbono
Una nueva investigación publicada en la revista Nature por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria finalmente ha identificado el eslabón perdido. El secreto no está en la roca volcánica en sí, sino en una capa microscópica de moléculas ricas en carbono que recubre las partículas.
Los hallazgos de los investigadores revelan una distinción crítica:
– Sílice pura: Cuando los científicos probaron partículas de sílice perfectamente limpias, mostraron poca o ninguna tendencia a recoger carga durante las colisiones.
– Sílice recubierta de carbono: Cuando había una fina capa de carbono, las partículas comenzaban a transferir cargas de manera efectiva durante las colisiones.
Esta “contaminación” no es una coincidencia. El intenso calor de una erupción volcánica es suficiente para reaccionar con las moléculas que contienen carbono presentes en el aire ambiente, “pintando” efectivamente las partículas de ceniza con una fina capa conductora de carbono.
Por qué esto es importante
Este descubrimiento cierra la brecha entre la meteorología y la vulcanología. Explica cómo la termodinámica única de una erupción (específicamente el calor extremo y las poderosas corrientes ascendentes) crean el laboratorio perfecto para la carga eléctrica.
El calor proporciona la capa de carbono, mientras que las corrientes ascendentes provocan las colisiones a alta velocidad necesarias para separar esas cargas. Este mecanismo transforma una columna seca de escombros en un enorme motor eléctricamente activo capaz de producir los rayos más intensos de la Tierra.
Al identificar el “pegamento” químico que permite que las cenizas se comporten como cristales de hielo, los científicos ahora pueden modelar mejor el comportamiento eléctrico de las columnas volcánicas y los riesgos potenciales que representan para la aviación y el medio ambiente local.
Conclusión
La presencia de capas de carbono en las cenizas volcánicas explica cómo los fragmentos de roca seca pueden
