Φυσικοί εξήγησαν επιτέλους γιατί τα σωματίδια ηφαιστειακής τέφρας φορτίζονται διαφορετικά όταν συγκρούονται μεταξύ τους — ένα ερώτημα που παρέμενε αναπάντητο για δεκαετίες. Η απάντηση κρυβόταν σε ένα στρώμα μορίων άνθρακα που καλύπτει την επιφάνεια των σωματιδίων και καθορίζει την κατεύθυνση της ηλεκτρικής φόρτισης.
Όταν ένα ηφαίστειο εκρήγνυται, το θέαμα δεν περιορίζεται στη λάβα και την τέφρα. Μέσα στο σύννεφο που ανεβαίνει στον ουρανό, αστράφτει. Κεραυνοί σχηματίζονται μέσα στη στήλη της τέφρας, σε ένα φαινόμενο που είναι εξίσου εντυπωσιακό και μυστηριώδες. Τώρα, φυσικοί κατάφεραν να εξηγήσουν έναν από τους πιο επίμονους γρίφους αυτού του φαινομένου.
Το κλειδί βρίσκεται στο λεγόμενο τριβοηλεκτρικό φαινόμενο — την ανταλλαγή ηλεκτρικού φορτίου όταν δύο αντικείμενα έρχονται σε επαφή. Το ίδιο φαινόμενο κάνει τα μαλλιά να τραβιούνται προς ένα μπαλόνι αφού το τρίψεις. Μέσα στο ηφαιστειακό σύννεφο, σωματίδια διοξειδίου του πυριτίου συγκρούονται συνεχώς μεταξύ τους, ανταλλάσσουν φορτίο, και τελικά τα θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια διαχωρίζονται — δημιουργώντας τις συνθήκες για κεραυνό.
Αυτό που δεν μπορούσε να εξηγηθεί ήταν γιατί δύο πανομοιότυπα σωματίδια, από το ίδιο υλικό, φορτίζονται διαφορετικά. Τι σπάει τη συμμετρία; Ο Galien Grosjean, ερευνητής που εργαζόταν στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας στο Κλόστερνοϊμπουργκ, υποψιάστηκε ότι η απάντηση κρυβόταν σε κάτι που οι επιστήμονες συνήθως αγνοούν: ένα λεπτό στρώμα μορίων που περιέχουν άνθρακα στην επιφάνεια των σωματιδίων. Τέτοια μόρια είναι παντού στη φύση και οι επιστήμονες υλικών συνήθως προσπαθούν να τα εξαλείψουν ως ανεπιθύμητες προσμείξεις.
Για να το ελέγξει, ο Grosjean και η ομάδα του χρησιμοποίησαν υπέρηχους για να αιωρήσουν ένα μικροσκοπικό σωματίδιο διοξειδίου του πυριτίου, το άφησαν να χτυπήσει μία φορά σε μια πλάκα από το ίδιο υλικό και μέτρησαν το φορτίο που απέκτησε. Στη συνέχεια καθάρισαν το δείγμα για να αφαιρέσουν τα μόρια άνθρακα και επανέλαβαν το πείραμα. Το αποτέλεσμα ήταν αποκαλυπτικό: το σωματίδιο φορτιζόταν με αντίθετο πρόσημο. Επιπλέον, ένα καθαρισμένο δείγμα επανακτούσε θετικό φορτίο μέσα σε περίπου μία μέρα — ακριβώς ο χρόνος που χρειάζεται για να αποκτήσει ξανά ένα στρώμα μορίων άνθρακα από τον αέρα.
Η ανακάλυψη εντυπωσίασε τους ειδικούς, αλλά δεν έφερε μόνο καλά νέα. Ο Daniel Lacks από το Πανεπιστήμιο Case Western Reserve στο Κλίβελαντ επισημαίνει ότι αν η κατεύθυνση της φόρτισης εξαρτάται από τόσο δυσδιάκριτες επιφανειακές προσμείξεις, τότε η ακριβής πρόβλεψη του φαινομένου γίνεται εξαιρετικά δύσκολη — ίσως και αδύνατη. Με άλλα λόγια, η επιστήμη μπορεί να εξηγεί τώρα το «γιατί», αλλά το «πότε και πού» παραμένει απρόβλεπτο.
Αυτό δεν μειώνει τη σημασία της ανακάλυψης. Η κατανόηση των μηχανισμών πίσω από την ηφαιστειακή κεραυνοβολία έχει πρακτικές εφαρμογές — από την ασφάλεια των αεροσκαφών που πετούν κοντά σε ηφαίστεια μέχρι τη βελτίωση των μοντέλων πρόβλεψης ηφαιστειακής δραστηριότητας. Και πέρα από τα ηφαίστεια, το τριβοηλεκτρικό φαινόμενο εμφανίζεται παντού — σε βιομηχανικές διεργασίες, σε αμμοθύελλες, ακόμα και στην καθημερινή μας ζωή. Κατανοώντας τι το ελέγχει, ανοίγουμε νέες δυνατότητες σε πολλά πεδία.
