Os cientistas há muito são fascinados pelas violentas manifestações eléctricas que acompanham as grandes erupções vulcânicas. Durante a erupção Hunga Tonga-Hunga Ha’apai de 2022, a escala deste fenómeno foi impressionante: uma única erupção produziu mais de 2.600 relâmpagos por minuto, com a atividade elétrica atingindo alturas de 31 quilómetros (19 milhas) acima do nível do mar.
Embora esses espetáculos de “relâmpagos vulcânicos” sejam visualmente deslumbrantes, eles historicamente apresentam um quebra-cabeça científico significativo sobre como a eletricidade é gerada em tal ambiente.
O mistério da pluma carregada
Para entender por que essa descoberta é importante, é preciso primeiro observar como funcionam os relâmpagos padrão. Numa tempestade típica, cargas elétricas são geradas através de colisões entre diferentes tipos de partículas:
– Cristais de gelo sobem nas correntes ascendentes e adquirem uma carga positiva.
– Graupel (granizo suave) cai e recebe uma carga negativa.
A separação dessas cargas opostas cria a tensão elétrica que eventualmente descarrega como um raio.
No entanto, as plumas vulcânicas são fundamentalmente diferentes. Em vez de gelo e granizo, eles consistem em cinzas secas e fragmentos de rocha. Como estas partículas são muitas vezes feitas do mesmo material rochoso, os cientistas tiveram dificuldade em explicar como as colisões entre elas poderiam resultar na separação de cargas positivas e negativas. Em circunstâncias normais, partículas da mesma composição não deveriam transferir cargas elétricas significativas umas para as outras.
A inovação: o papel do carbono
Uma nova pesquisa publicada na revista Nature pelo Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria finalmente identificou o elo perdido. O segredo não está na rocha vulcânica em si, mas numa camada microscópica de moléculas ricas em carbono que revestem as partículas.
As descobertas dos pesquisadores revelam uma distinção crítica:
– Sílica Pura: Quando os cientistas testaram partículas de sílica perfeitamente limpas, elas mostraram pouca ou nenhuma tendência de acumular carga durante colisões.
– Sílica revestida com carbono: Quando uma fina camada de carbono estava presente, as partículas começaram a transferir cargas de forma eficaz durante as colisões.
Esta “contaminação” não é uma coincidência. O intenso calor de uma erupção vulcânica é suficiente para reagir com moléculas contendo carbono presentes no ar ambiente, efetivamente “pintando” as partículas de cinzas com uma fina camada condutora de carbono.
Por que isso é importante
Esta descoberta preenche a lacuna entre a meteorologia e a vulcanologia. Ele explica como a termodinâmica única de uma erupção – especificamente o calor extremo e as poderosas correntes ascendentes – cria o laboratório perfeito para carga elétrica.
O calor fornece o revestimento de carbono, enquanto as correntes ascendentes provocam as colisões em alta velocidade necessárias para separar essas cargas. Este mecanismo transforma uma nuvem seca de detritos em um enorme motor eletricamente ativo, capaz de produzir os relâmpagos mais intensos da Terra.
Ao identificar a “cola” química que permite que as cinzas se comportem como cristais de gelo, os cientistas podem agora modelar melhor o comportamento eléctrico das plumas vulcânicas e os riscos potenciais que representam para a aviação e os ambientes locais.
Conclusão
A presença de revestimentos de carbono nas cinzas vulcânicas explica como os fragmentos de rocha seca podem
