DE will-o’-the-wispssvake blå flammer som danser i mørket uten å brenne noe, uten å lage støy, uten varme, omgitt av sumpene eller på en dyster kirkegård på landsbygda, er ikke lenger et mysterium. De er ikke sjelene til de døde som stiger til overflaten, og heller ikke dårlige varsler fra etterlivet. En studie publisert for noen måneder siden i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) oppdaget at det kan ha vært de som tente disse flammene i løpet av natten mikrolynsom stammer fra sammenstøt av små bobler av metan og vann med motsatt elektrisk ladning. Gnisten som genereres bare skru på gassen og å gi liv til de små blå flammene som i århundrer har plaget reisen til ensomme reisende i avsidesliggende land og drevet legender siden middelalderen. Forskere visste allerede at det var det forbrenning av metan produsert ved nedbrytning av organisk materiale akkumulert i sumper, men denne studien av Dr. Zare svarer til slutt på det eneste spørsmålet som har vært ubesvart i århundrer: «hva tenner ham?».
Will-o’-the-wisps og problemet med antennelse
Fra Paradiset tapt av Milton til Newtons skrifter om optikk, fraHenrik IV fra Shakespeare til Alessandro Volta, som hadde forstått betydningen av elektrisitet i fenomenet, har will-o’-the-wisps fascinert filosofer og forfattere så vel som vitenskapsmenn. Beskrevet som små flammer rundt 15 cm høye, de dukket opp et par meter fra bakken og de kunne vare opptil et kvarter.
At viljen-o’-the-wisps, oh ignes fatui (fra latin, tåpelige branner som ikke skader), var ikke dødes sjeler eller bedrageriske ånder, selv de første vitenskapsmennene som behandlet saken visste dette. Det ble umiddelbart antatt at disse svake blå flammene var et resultat av forbrenning av metan. Alt det organiske materialet som samler seg i bunnen av sumpene (blader, røtter, dyrerester) metaboliseres og brytes ned av anaerobe bakterier, det vil si bakterier som ikke trenger oksygen.
Den resulterende metanen stiger til overflaten og kan «antenne» og gir opphav til de beryktede blå flammene. Hovedproblemet var: Hva «slår den på»? Metan kan også oksidere (og derfor «antenne») spontant, men aktiveringsenergien for denne spontane oksidasjonen er ekstremt høy (over 100 kcal/mol) e umulig å nå under normale miljøforhold i en myr og uten tilstrekkelig varmekilde.
Oppdagelsen av mikrolyn
I 1776 antok Alessandro Volta at det varinteraksjon mellom elektrisitet og brennbar luft å generere will-o’-the-wisps, og gå veldig nær mekanismen foreslått i artikkelen publisert for noen måneder siden på PNAS.
Forskningen til Zare og medarbeidere prøver å forklare hva som skjer på mikroskopisk nivå i de små gassboblene som stiger opp fra bunnen av sumpene. I praksis skjøt forskerne gassformige mikrobobler av metan gjennom vannet, og simulerer metanboblene som passerer gjennom vannet i sumper. Denne bevegelsen fører til separasjon av elektriske ladninger på overflaten av boblene.
Krumningen av boblene ved gass-væske-grensesnittet genererer sterke lokaliserte elektriske felt og bobler i forskjellige størrelser lastes med motsatte tegn: de mindre er negativt ladet, de større positivt. Når to bobler med motsatt ladning kommer nærme nok, når det elektriske feltet i det lille rommet mellom dem nok energi til å «bryte» den omkringliggende gassen, og genererer en spontan elektrisk utladning: De mikrolyntatt av forskere på video ved hjelp av høyhastighetskameraer.
Selv om det er en liten utladning, er energien nok til å utløse ikke-termisk oksidasjon av metan: en forbrenning sui generissom skjer veldig sakte og ved svært lave temperaturer (faktisk produserer det ikke mye varme). Ved hjelp av en fotonteller og et spektrometer oppdaget forskerne ultrafiolett lys og fluorescens i samsvar med tilstedeværelsen av formaldehyd, et kjent produkt fra metanforbrenning.
En interessant detalj er at forskere i en tidligere studie hadde funnet ut at mikrolyn også dannes når vann injiseres bare luftsom viser at fenomenet ikke er knyttet til brennbarheten til gassen, men er iboende til det separasjon av elektriske ladninger i grensesnittet mellom gass og væske. Det at metan er brannfarlig og «lyser opp» forsterker og gjør effekten mer synlig, men er ikke den primære årsaken til elektriske utladninger.
Hva sa tidligere teorier?
En av de mest siterte teoriene som en forklaring på utløseren gjelder fosfinen giftig gass også produsert ved organisk nedbrytning, hvis oksidasjon kunne ha gitt gnisten for oksidasjonen av metan. Teori som skal forkastes, fordi fosfin, som dokumentert av eksperimentene til de italienske kjemikerne Luigi Garlaschelli og Paolo Boschetti, produserer grønne flammer og ikke blåaktig som de av viljen-o’-the-vispene.
En annen teori antyder at tidligere så reisende vilje-o’-the-wisps fordi de selv lanterner de ga den nødvendige gnisten. Men det var ikke sterkt nok til å overbevise det vitenskapelige miljøet, selv om det ville forklare hvorfor fenomenet i dag ville ha «forsvunnet»: rett og slett fordi vi ikke lenger går rundt med fakler og lykter midt i blinken.
For i dag ser vi dem nesten ikke lenger
Siden den første nedtegnede beskrivelsen, rundt 1340, har historiske rapporter om vil-o’-the-wisps vært mange og utbredt i hele Europa og Nord-Amerika. I dag har de praktisk talt forsvunnet og feilen ser ut til å ligge hos framgangsom ville ha fratatt oss natteturer i felt hjemsøkt av spøkelser og opplyst av spøkelsesaktige blå flammer.
I tillegg til fremkomsten av kunstig belysning, med den påfølgende forlatelse av lykter for å lyse opp under våre nattlige turer i sumpen, gjenvinninger av myrområder ogutvidelse av by- og landbruksområderhar drastisk redusert områdene rike på organisk materiale som råtner og produserer metangass. Ingen metanbobler, ingen mikrolyn. Ingen mikrolyn, ingen mystiske og fascinerende blå flammer som danser i mørket.
