Svelato il mistero dei fuochi fatui: ecco cosa li accende!

Minuscoli lampi elettrici generati da gocce d’acqua cariche possono spiegare l’accensione spontanea del metano che, prodotto da elementi in decomposizione in aree umide, brucia brevemente producendo un bagliore simile a una fiamma
di Rachel Nuwer/Scientific American
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Li chiamano fuochi fatui, dal latino ignis fatuus: per secoli la gente ha riferito di aver visto queste inquietanti e deboli fiamme blu librarsi su paludi, acquitrini e altre zone umide. Varie culture hanno interpretato queste anomalie effimere come manifestazioni di fate, fantasmi o spiriti. Gli scienziati hanno offerto una spiegazione diversa: si formano quando metano e altri gas provenienti da materiali in decomposizione reagiscono con l’ossigeno e si infiammano brevemente, producendo un bagliore simile a una fiamma.

Per gli scienziati, tuttavia, rimaneva un grande mistero. Sebbene le bolle non siano vere e proprie fiamme e si verifichino a temperatura ambiente, devono comunque accendersi in qualche modo. La fonte di tale accensione è rimasta sconosciuta.

Ora un nuovo lavoro pubblicato sui “Proceedings of the National Academy of Sciences” sembra fornire una risposta: i micro-lampi (microlightning), ovvero minuscole scintille spontanee di elettricità, si verificano a causa delle differenze di carica sulle superfici delle gocce d’acqua. Queste goccioline si formano quando le bolle d’acqua contenenti metano salgono e scoppiano sulla superficie della palude; le scintille che ne derivano incendiano il metano per creare la luminescenza rivelatrice di fuochi fatui.

“La prima reazione quando si viene a conoscenza di questa scoperta potrebbe essere: ‘Ok, i fuochi fatui sono queste cose spettrali, e allora?'”, si chiede Richard Zare, chimico fisico della Stanford University e autore senior dello studio. “In realtà, il fenomeno che abbiamo scoperto, legato al modo in cui la chimica può essere guidata alle interfacce, è profondo”.

L’acqua è neutra, il che significa che di solito non trasporta cariche elettriche. Ma già nel 1892 gli scienziati notarono che le minuscole goccioline d’acqua nell’aria possono essere caricate positivamente o negativamente in situazioni come gli spruzzi delle cascate o la nebbia. Ciò che Zare e i suoi colleghi hanno scoperto di recente, tuttavia, è che quando due goccioline con carica opposta si avvicinano l’una all’altra, tra di loro può improvvisamente scorrere l’elettricità, creando un micro-lampo.

Zare e i suoi colleghi hanno descritto e concettualizzato il termine micro-lampo in uno studio pubblicato a marzo su “Science Advances”. In quello studio hanno dimostrato che quando l’acqua viene spruzzata, alcune delle micro-goccioline risultanti raccolgono cariche elettriche opposte che possono innescare lampi di energia quando si avvicinano l’una all’altra. Questa scintilla può innescare reazioni chimiche nell’aria circostante che danno origine a semplici molecole organiche. Zare e i suoi colleghi hanno ipotizzato che questo processo possa aver generato alcuni dei mattoni chimici della vita sulla Terra.

Sebbene il nuovo studio abbia implicazioni meno elevate, Zare afferma che il meccanismo è fondamentalmente lo stesso. L’apparato sperimentale del suo gruppo era semplice: in un becker d’acqua, i ricercatori hanno introdotto bolle composte da metano e aria. Hanno catturato video ad alta velocità delle bolle che colpivano la superficie dell’acqua, formando micro-gocce e producendo piccoli e deboli lampi di luce. L’équipe ha inoltre utilizzato la spettrometria di massa per fornire ulteriori prove del fatto che i micro-lampi osservati hanno generato l’energia necessaria a innescare una reazione tra metano e ossigeno, convertendoli in composti diversi.

La nuova ricerca, “ben eseguita”, “suggerisce con forza” che quello dei micro-lampi sia effettivamente il meccanismo di accensione naturale responsabile dei fuochi fatui, afferma Wei Min, chimico della Columbia University, che non ha partecipato al lavoro.

Ma alcuni misteri rimangono, aggiunge Min. Una grande domanda senza risposta, per esempio, è come si formino esattamente i forti campi elettrici sulla superficie delle gocce. La risposta, dice, avrà “ampie implicazioni per la fisica, la chimica, la biologia e l’ingegneria”.