Nghiên cứu mới của Đại học Stanford cho thấy 'microlightning' – các phóng điện siêu nhỏ ở giao diện khí-lỏng – có thể kích hoạt oxy hóa metan, tạo ra nháy sáng bí ẩn. Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đã ghi lại các tia này, cung cấp cơ chế tự nhiên cho hiện tượng ignis fatuus.
Điểm nổi bật:
- Ánh sáng ma mị như will-o'-the-wisps đã được ghi nhận khắp thế giới trong nhiều thế kỷ.
- Giả thuyết khí đầm lầy bốc cháy tự phát thiếu cơ chế kích hoạt rõ ràng.
- Nghiên cứu mới chỉ ra microlightning – phóng điện siêu nhỏ giữa các bong bóng khí.
- Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đã ghi lại nháy sáng microlightning giữa bong bóng khí và metan.
- Microlightning cung cấp cơ chế đánh lửa tự nhiên cho quá trình oxy hóa metan.
- Hiện tượng này có thể giải thích ignis fatuus và đóng vai trò quan trọng trong sự khởi nguồn của sự sống.
Ánh sáng ma mị nhảy múa lơ lửng giữa đầm lầy, rừng và thậm chí cả nghĩa địa đã được nhiều nền văn hóa trên khắp thế giới ghi nhận qua nhiều thế kỷ. Theo một nghiên cứu mới, có thể có lời giải logic: một dạng 'microlightning' kỳ lạ.
(Tranh vẽ năm 1823: Will-o-the-wisp và rắn. (Hermann Hendrich/Miễn bản quyền))
Thường được gọi là [will-o'-the-wisps], jack-o'-lanterns hoặc ignis fatuus, những ngọn lửa lơ lửng kỳ lạ này đã truyền cảm hứng cho nhiều truyền thuyết phong phú. Chúng đôi khi được giải thích là linh hồn người chết hoặc những chiếc đèn do linh hồn lạc lối mang theo để đánh lừa người khác.
Tuy nhiên, giải thích thực tế hơn đã cho rằng các túi khí sinh học trong đầm lầy có thể tự bốc cháy, nhưng không thể giải thích rõ cơ chế khởi phát.
Bây giờ, một nghiên cứu do các nhà hóa học tại Đại học Stanford dẫn đầu gợi ý rằng microlightning chính là thủ phạm. Những tia điện siêu nhỏ này có thể hình thành trong trường điện khi khí gặp chất lỏng, sau đó nhảy giữa các bong bóng mang điện tích khác nhau và kích hoạt cháy metan.
(Những nháy sáng microlightning xuất hiện giữa các bong bóng trong thí nghiệm của nhóm. Xia et al., PNAS, 2025)
Trong thí nghiệm phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã bơm không khí và metan vào nước để tạo các bong bóng siêu nhỏ, sau đó quan sát bằng camera tốc độ cao. Quá trình này đã ghi lại rõ ràng các nháy sáng microlightning, mỗi tia chỉ tồn tại trong tích tắc.
Mặc dù các nháy sáng xuất hiện ngay cả khi chỉ có bong bóng không khí, nhưng khi metan được bổ sung, tần suất microlightning tăng lên đáng kể.
"Microlightning giữa các bong bóng metan cung cấp cơ chế đánh lửa tự nhiên cho quá trình oxy hóa metan ở điều kiện môi trường," các nhà nghiên cứu viết trong bài báo của họ.
Phát hiện này củng cố mối liên hệ lâu nay giữa giao diện mang điện và hiện tượng ngọn lửa mát lạnh tự phát, đồng thời đưa ra lời giải vật lý cho hiện tượng ignis fatuus.
Hiện tượng này không chỉ giải thích các đốm sáng kỳ bí mà còn có thể đóng vai trò then chốt trong sự xuất hiện của sự sống. Một số nhà nghiên cứu cùng nhóm trước đây đã gợi ý rằng microlightning có thể là tia lửa đầu tiên khởi động chuỗi phản ứng hóa học dẫn đến sự sống từ vật chất vô sinh.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí PNAS.
Có thể bạn quan tâm
Tầm quan trọng và tác động
Sự khám phá về microlightning không chỉ làm sáng tỏ một truyền thuyết lâu đời mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong ngành hóa học khí-lỏng. Ở Việt Nam, với nhiều vùng đầm lầy và đồng bằng ngập nước, việc hiểu rõ cơ chế này có thể giúp các nhà khoa học trong nước nghiên cứu sâu hơn về quá trình phát thải metan tự nhiên và tác động của nó đến biến đổi khí hậu. Bên cạnh đó, áp dụng công nghệ quan sát phóng điện siêu nhỏ có thể giúp phát triển các thiết bị nhạy điện mới, hỗ trợ ngành công nghiệp năng lượng và môi trường. Việc nắm bắt cơ chế microlightning cũng góp phần tăng cường nhận thức cộng đồng về an toàn khi tiếp xúc với các vùng khí sinh học, giảm thiểu rủi ro cháy nổ không mong muốn. Nhìn chung, nghiên cứu này mang lại giá trị cả về mặt khoa học cơ bản lẫn tiềm năng ứng dụng tại Việt Nam.
