Scoperta la causa dei fulmini vulcanici: la cenere diventa una “batteria” e scatena le tempeste elettriche

Un team internazionale di ricercatori guidato dalla Ludwig Maximilian University (LMU) di Monaco e dall'Università di Durham ha pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature uno studio che potrebbe aver scoperto la causa dei fulmini vulcanici. Le immagini delle grandi eruzioni esplosive, come quelle del vulcano Taal o dell’Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, mostrano spesso spettacolari ragnatele di fulmini azzurri che squarciano la colonna di cenere. Questo fenomeno, per quanto documentato, ha sempre rappresentato un vero rompicapo per i fisici: com'è possibile che semplici particelle di roccia polverizzata generino una tensione così alta da creare saette chilometriche? Fino a oggi l'ipotesi più accreditata puntava tutto sulla "triboelettricità", ovvero lo scambio di cariche che avviene quando le particelle si scontrano tra loro, un po' come quando prendiamo la scossa scendendo dall'auto. Tuttavia, questo modello si scontrava con un limite fisico: la cenere vulcanica è composta principalmente da silice (SiO₂), un materiale isolante che tende a trattenere la carica anziché trasmetterla. In teoria, l'elettricità sarebbe dovuta rimanere “intrappolata” su ogni granello, rendendo impossibile la formazione di fulmini così massicci. Eppure, le scariche erano reali: quale era allora il tassello mancante?

Il carbonio sui granelli di silice causa le tempeste elettriche nelle eruzioni

Analizzando i campioni di cenere con tecniche avanzate, gli autori dello studio hanno scoperto un dettaglio impercettibile, precedentemente sfuggito: un rivestimento di carbonio dallo spessore nanometrico che avvolge i granelli di silice. Corrado Cimarelli, docente di vulcanologia presso la LMU e autore principale della ricerca, ha spiegato la portata del ritrovamento:

La silice pura non possiede le proprietà fisiche adatte per sostenere un'attività elettrica di questa intensità. Abbiamo scoperto che il carbonio, depositandosi sulla cenere durante la frammentazione del magma, crea un vero e proprio ‘ponte conduttivo' sulla superficie delle particelle. Questo trasforma ogni granello in un elemento capace di trasportare e accumulare cariche elettriche in modo estremamente efficiente.

Come si formano i fulmini vulcanici: cosa afferma lo studio

Ma da dove proviene il carbonio? La risposta sta nei gas vulcanici (come l'anidride carbonica e il metano) intrappolati nel magma. Durante l'eruzione, le temperature e le pressioni sono così estreme che questi gas si decompongono letteralmente, andando a "incrostare" la cenere proprio mentre si sta formando per frammentazione. In questo modo, le particelle diventano dei micro-condensatori. Grazie allo strato conduttivo di carbonio, le cariche possono muoversi e raggrupparsi in ampie zone della nube vulcanica invece di rimanere isolate. Quando la differenza di potenziale diventa insostenibile per l'aria, scatta la scarica elettrica. Richard J. Brown, vulcanologo dell'Università di Durham e co-autore dello studio, ha sottolineato la velocità del processo:

È sorprendente come questo rivestimento di carbonio si formi in una frazione di secondo nel calore estremo del condotto vulcanico. Questo ‘motore elettrico' invisibile si assembla da solo nel caos dell'eruzione, preparando il terreno per le scariche giganti che osserviamo dall'esterno.

Perché questa scoperta è così rilevante

Identificare l'origine dei fulmini vulcanici non è solo un grande traguardo per i libri di fisica, ma ha risvolti pratici enormi per la nostra sicurezza quotidiana. Sapere come si accende questo generatore naturale permette infatti un monitoraggio in tempo reale senza precedenti: i fulmini vulcanici emettono segnali radio rilevabili dai sensori anche a migliaia di chilometri di distanza, permettendoci di capire istantaneamente se un'eruzione è diventata esplosiva, perfino quando il vulcano è coperto dalle nubi o si trova in zone remote. Inoltre, questa scoperta è vitale per la sicurezza aerea, poiché la cenere carica elettricamente rappresenta un serio pericolo per i motori e la strumentazione dei velivoli; comprendere la chimica superficiale della cenere aiuterà i meteorologi e le autorità dell'aviazione a tracciare rotte molto più sicure durante le emergenze vulcaniche. In conclusione, la ricerca dimostra come un dettaglio microscopico possa determinare la dinamica di fenomeni naturali di portata globale. Il mistero dei fulmini vulcanici trova finalmente una risposta nella complessa interazione chimica tra gas e rocce nel cuore del vulcano.

non perderti questo articolo

Cosa sono e come si formano i fulmini vulcanici?

Di Nicole Pillepich