Basamortuko ekaitzen eta hodei bolkanikoen txinparten misterioa argitzen
Elektrizitate estatikoaren deskargaren ondorioz sortzen diren txinpartak Lurreko gertaera fisiko-kimiko ohikoenetakoak dira; ez dira ondo ezagutzen, ordea, ezkutatzen dituzten mekanismoak. Orain, Austriako ikertzaile talde batek argitu du nola gertatzen den bi partikulen arteko energia elektrikoaren trukea, Nature aldizkarian argitaratutako artikulu batean. Aurkikuntzak bide berria ireki dezake sistema planetario berrien sorlekua ikertzeko.
Oxido zeramikoak (SiO₂, Al₂O₃, MgO…) Lurreko eta unibertsoko material solido ugarienak dira. Hori dela eta, gure planetaren formaziotik, eta agian lehenagotik, gertatzen diren prozesu natural guztietan funtsezko garrantzia duten molekulak dira horiek. Guztien artean garrantzi berezia du bi oxidok elkar ukitzen dutenean gertatzen den karga elektrikoaren trukeak. Izan ere, duela ia 100 urte, 1950eko hamarkadan, zientzialariek jada proposatu zuten iraganeko sumendi-hodeietan sortzen ziren txinparten energiak lagundu zuela bizitzaren oinarriak diren lehen aminoazidoak (proteinen osagai nagusiak) sortzen.
Nahiz eta elektrostatikan oinarritutako truke elektriko horiek ohikoak diren Lurrean, gaur egun arte zientzialariek ezin izan dute zehaztu zer dela-eta jariatzen den korronte elektrikoa norabide jakin batean bi material horien arteko txinparta sortzen denean. Orain, Nature aldizkarian argitaratutako artikulu berri batean, Austriako ikertalde batek argitu du basamortuko ekaitzetan eta hodei bolkanikoetan sortzen diren txinparten misterioaren gakoa: simetria elektrikoa hausten duten ingurumeneko karbono molekulak.
Modelo eta esperimentu berritzaileak
Hasiera batetik, arazoak topatu zituen ikerketaren lehen autore den Galien Grosjean-ek. Neurketarako silizea hautatu zuen, eta molekula horien ukipena eta karga elektrikoaren trukea neurtzera zihoala konturatu zen materialak ezer ez zezakeela ukitu. Izan ere, edozein gainazalekin ahalik eta kontaktu txikiena zuenean trukatzen zuen laginak karga, baita laborategiko tresna arruntekin ere, hala nola pintzekin.
Oztopoa gainditzeko, sistema berritzaile bat garatu zuen ikertzaileak: lebitazio akustikoan oinarritutako sistema esperimentala. Teknologia horren bitartez, ikertzaileak gai izan ziren kontaktu fisikorik gabe silize ale bakarra kontrolatzeko eta neurtzeko. Aleak material bereko xafla baten gainean errebotatzean, ikertaldeak zehaztasun handiz neurtu ahal izan zuen kargaren transferentzia kontaktu kontrolatu horren aurretik eta ondoren. Prozesu hori lagin bakoitzarekin errepikatzean, ikusi zuten batzuk positiboki kargatzen zirela etengabe, eta beste batzuk, ordea, negatiboki.
Hala ere, galdera nagusia erantzunik gabe zegoen oraindik: zerk eragiten du korrontea norabide jakin batean jariatzea, guztiz berdinak diren bi materialen artean? Zientzialariek teorema ezberdinak aztertu zituzten beren aurkikuntzak azaltzeko eta laginen joera naturala alderantzikatzeko. Izan ere, beste ikertzaileek garatutako iraganeko eredu batek iradokitzen zuen materialen gainazalak zorizko gainazal-propietateen mosaiko batez estalita daudela, eta horrek ez zuen bat egiten behaturiko gertakari enpirikoarekin.
«Hasieran, eredu hori balioztatu eta aurrera jarraituko genuela pentsatu nuen. Aleak biratzerakoan ausazko fluktuazioak espero genituen korrontearen norabidean», dio Grosjeanek. Hala ere, karga-patroi argi eta trinkoa erakutsi zuten laginek. Horiek horrela, ikertaldea, beste eredu nabarmenen batzuetan oinarrituta, hezetasunak eta materialen gainazalean itsasten (adsorbatzen) diren ur molekulek izan dezaketen eraginak aztertzen hasi zen.
Errepikatzen den ingurumen-eragilea
Baldintza berriak probatzen ari zirela, lagin batzuei tratamendu termikoa aplikatzea erabaki zuen Grosjeanek. Moldatutako lagin horiek berehala erakutsi zuten efektu argi bat: ukipenaren ondoren karga negatibo konstantea azaltzen zuten laginek.
«Kuartzozko beira oso erresistentea da aldaketa termikoekiko; beroak ez dio materialari berari eragiten. Beraz, pentsatu genuen edozein alterazio materialaren azalean adsorbatutako molekulen ondorioz gertatu behar zela», azaltzen du ikertzaileak. Aldi berean, beste ikertalde batek erakutsi zuen laginen gainazaleko geruza plasma bidez kentzean ere efektu bera lortzen zuela; «orduan konturatu ginen materialak tratamendu horien eraginpean jartzeak ingurumen-karbonoko espezieen estaldura naturala ezabatzen zuela», dio zientzialariak. Hain zuzen ere, zientzian oso ohikoak dira materialen gainazaleko karbonoa kentzeko plasma bidezko tratamendu horiek.
Hala ere, materialaren propietate elektrikoetan karbono-estaldurak duen eragina baieztatzeko, ikertzaileek tratatutako laginen eboluzioa aztertu zuten. Horrela, plasma edo tenperatura erabiliz moldatutako materialen karga-efektua egunean zehar murrizten zela aurkitu zuten, eta ingurumeneko karbonoaren eragina frogatu zuten.
Bizitzaren jatorrian eragina duen aurkikuntza
Benetan zailak dira ikertaldeak burututako esperimentuak. Izan ere, naturan karbonozko estaldura ez dago inoiz orekan; karbonozko monogeruza bakar baten agerpenak guztiz alda dezake materialaren portaera, eta, beraz, oso sentikorrak bihurtu ukipen txikienarekiko; «horregatik egon da gertaera hori hainbeste denboran azalpenik gabe», dio Grosjeanek.
Baina material mikroskopikoetatik harago, oxido zeramikoen arteko elektrizitate estatikoa hain dago zabalduta naturan, non planetaren eraketaren eta, bereziki, bizitzaren jatorriaren atzean egon bailiteke. Horrela, aurkikuntza horiekin, zientzialariek gai garrantzitsuagoei heldu diezaiekete orain; hala nola, gertaera hori sistema planetarioen sorlekuetan gertatzen den iker dezakete; «gure ikerketak argia bota zezakeen sorkuntzaren txinparten azpiko mekanismoari buruz», amaitzen du zientzialariak.
Erreferentzia bibliografikoa:
Grosjean, Galien; Ostermann, Markus; Sauer, Markus; Hahn, Michael; Pichler, Christian M.; Fahrnberger, Florian; Pertl, Felix; Balazs, Daniel M.; Link, Mason M.; Kim, Seong H.; Schrader, Devin L.; Blanco, Adriana; Gracia, Francisco; Mujica, Nicolá; Waitukaitis, Scott R. (2026). Waitukaitis, Adventitious carbon breaks symmetry in oxide contact electrification. Nature, 651, pages 626–631. DOI: 10.1038/s41586-025-10088-w
Egileaz:
Oxel Urra Elektrokimikan doktorea da, zientziaren eta artea uztartzen duten proiektuetan aditua, egun zientzia-komunikatzailea da.