В течение многих веков загадочные огоньки, которые словно танцуют над болотами, вызывали страх у суеверных людей и породили множество легенд о зловещих духах, заманивающих путников в гибельные трясины. Научное сообщество давно стремится объяснить это необычное явление и доказать, что его причина кроется не в мистике, а в природных процессах. Недавно международная команда физиков и химиков, возможно, приблизилась к разгадке природы этих загадочных вспышек света.

Природа блуждающих огней

Блуждающие огни, также известные как болотные или бесовские огоньки, — редкое природное явление, которое чаще всего наблюдают ночью на болотах. Эти сине-голубые или бледные огоньки появляются и исчезают бесшумно, что традиционно связывали с потусторонними силами — душами грешников, призраками или лесными духами. Научное объяснение этого феномена появилось значительно позже.

Исследователи предполагали, что свечение вызывается горением газов, выделяющихся при разложении органики в болотном иле. Основными "подозреваемыми" были метан и фосфин. Однако долгое время оставалось неясным, каким образом эти газы воспламеняются над поверхностью воды. Гипотезы о статическом электричестве или ударах молнии не находили убедительных подтверждений и не объясняли все случаи появления огоньков, оставляя место для мистики и научных споров.

Новое объяснение: микромолнии

Прорыв в изучении этого явления совершила команда под руководством Ричарда Заре из Стэнфордского университета (США). Ученые обратили внимание на свойства обычной воды. В предыдущих исследованиях было замечено, что микроскопические капли воды способны накапливать электрический заряд и создавать крошечные искры. Это навело на мысль, что нечто подобное может происходить и с пузырьками газа.

В лабораторных условиях исследователи пропускали через воду микропузырьки метана и воздуха, фиксируя процесс с помощью высокоскоростной камеры, счетчика фотонов и спектрометра. Оказалось, что пузырьки метана, поднимаясь к поверхности, деформируются, трутся друг о друга и о воду, в результате чего накапливают электрический заряд. Когда два заряженных пузырька сливаются, разность потенциалов между ними становится настолько велика, что возникает миниатюрная электрическая искра — явление, получившее название "микромолния".

Механизм свечения

Ученые не только наблюдали вспышки между пузырьками, но и проанализировали их спектры. Спектральный состав совпадал с эмиссией, характерной для возбужденных молекул и радикалов, участвующих в процессах окисления. Иными словами, микромолнии создают достаточно энергии, чтобы возбуждать молекулы газа и инициировать их "свечение".

Заре с коллегами выяснили, что подводная микромолния запускает окисление метана через образование возбужденных молекул и радикалов. По мере подъема пузырьков реакция продолжается у поверхности и проявляется как видимое холодное свечение. Это низкотемпературная химическая реакция, которая дает видимый свет и выделяет тепло — так называемая "холодная" форма окисления.

Проще говоря, процесс, запущенный микромолнией, наблюдается у самой поверхности воды. В момент, когда пузырек достигает границы воды и воздуха, реакция проявляется в виде видимой вспышки холодного свечения. Именно это свечение воспринимается наблюдателями как "блуждающий огонек", а сама искра между пузырьками под водой служит своеобразным "запалом".

Оценка научного сообщества

Научное сообщество положительно оценило работу команды Заре, однако относится к ней с осторожностью. По мнению специалистов, предложенный механизм может объяснить многие случаи появления болотных огоньков, особенно там, где выделяется метан. Однако пока рано считать его универсальным, поскольку в некоторых ситуациях могут играть роль другие факторы, например, фосфин или иные химические и физико-химические процессы. Тем не менее, это открытие стимулирует дальнейшие исследования и эксперименты.

Результаты работы опубликованы в журнале PNAS.