Көп ғасырлар бойы батпақтардың үстінде билеп жүргендей көрінетін жұмбақ оттар ырымшыл адамдарға қорқыныш ұялатқан және жолаушыларды қауіпті тұңғиыққа тартатын зұлым рухтар туралы көптеген аңыздардың тууына себеп болған. Ғылыми қауымдастық бұл ерекше құбылысты түсіндіріп, оның себебі мистикада емес, табиғи процестерде жатқанын дәлелдеуге тырысып келеді. Жақында физиктер мен химиктерден құралған халықаралық топ осы жұмбақ жарықтардың табиғатын ашуға бір қадам жақындады.

Батпақ оттарының табиғаты

Батпақ оттары, кейде шайтан оттары немесе батпақ шамдары деп те аталады, — түнде батпақтарда сирек кездесетін табиғи құбылыс. Бұл көгілдір немесе бозғылт жарықтар үнсіз пайда болып, жоғалып кетеді, сондықтан оларды ежелден басқа әлемнің күштерімен — күнәһарлардың жандарымен, елестермен немесе орман рухтарымен байланыстырып келген. Бұл құбылыстың ғылыми түсіндірмесі әлдеқайда кейін пайда болды.

Зерттеушілер бұл жарық органикалық заттардың батпақ лайында ыдырауы кезінде бөлінетін газдардың жануынан пайда болады деп болжаған. Негізгі «күдіктілер» — метан мен фосфин. Алайда бұл газдардың су бетінде қалай тұтана алатыны ұзақ уақыт түсініксіз болып келді. Статикалық электр немесе найзағайдың әсері туралы гипотезалар сенімді дәлел таппады және барлық жағдайларды түсіндіре алмады, сондықтан мистикалық және ғылыми дауларға орын қалды.

Жаңа түсінік: микрожарқылдар

Бұл құбылысты зерттеуде серпіліс Стэнфорд университетінің (АҚШ) Ричард Заре жетекшілік еткен топтың еңбегімен байланысты. Ғалымдар кәдімгі судың қасиеттеріне назар аударды. Бұрынғы зерттеулерде микроскопиялық су тамшылары электр зарядын жинап, ұсақ ұшқындар тудыра алатыны байқалған. Бұл ғалымдарға газ көпіршіктерімен де осындай нәрсе болуы мүмкін деген ой салды.

Зертханада зерттеушілер су арқылы метан мен ауаның микрокөпіршіктерін өткізіп, процесті жоғары жылдамдықты камера, фотон санағыш және спектрометр арқылы бақылаған. Метан көпіршіктері су бетіне көтерілгенде, бір-біріне және суға үйкеліп, электр зарядын жинайды. Екі зарядталған көпіршік қосылғанда, олардың арасындағы потенциал айырмасы соншалықты үлкен болады, нәтижесінде миниатюралық электр ұшқыны — «микрожарқыл» пайда болады.

Жарықтың пайда болу механизмі

Ғалымдар көпіршіктер арасындағы жарқылдарды ғана бақылап қоймай, олардың спектрін де зерттеді. Спектрлік құрам газ молекулалары мен радикалдарының тотығу процестеріне тән эмиссиямен сәйкес келді. Яғни, микрожарқылдар газ молекулаларын қоздырып, олардың «жарық шашуын» бастауға жеткілікті энергия береді.

Заре мен әріптестері су астындағы микрожарқыл метанды тотығудың қозған молекулалар мен радикалдар түзілуі арқылы басталатынын анықтады. Көпіршіктер жоғары көтерілген сайын реакция су бетінде жалғасып, көрінетін суық жарық ретінде байқалады. Бұл — төмен температурада жүретін химиялық реакция, ол көрінетін жарық пен жылу бөледі, яғни «суық» тотығу деп аталады.

Қарапайым тілмен айтқанда, микрожарқыл тудырған процесс су бетіне жақын жерде жүреді. Көпіршік су мен ауа шекарасына жеткенде, реакция көрінетін суық жарық жарқылы түрінде байқалады. Дәл осы жарықты бақылаушылар «батпақ оты» деп қабылдайды, ал көпіршіктер арасындағы ұшқын өзінше «қозғаушы күш» қызметін атқарады.

Ғылыми қауымдастықтың бағасы

Ғылыми қауымдастық Заре тобының жұмысын оң бағалады, бірақ оған сақтықпен қарайды. Мамандардың пікірінше, ұсынылған механизм батпақ оттарының көптеген жағдайларын, әсіресе метан бөлінетін жерлерде, түсіндіре алады. Дегенмен, оны әмбебап деп айтуға әлі ерте, өйткені кейбір жағдайларда фосфин немесе басқа химиялық және физика-химиялық процестер де рөл ойнауы мүмкін. Соған қарамастан, бұл жаңалық әрі қарайғы зерттеулер мен тәжірибелерге серпін береді.

Зерттеу нәтижелері PNAS журналында жарияланды.