几个世纪以来，鬼火一直困扰着科学家和旅行者。根据民间传说，它是仙女、恶魔和幽灵的产物。最近，科学家们将鬼火（也称为 ignis fatuus，拉丁语意为“愚蠢的火焰”）归因于更实际的来源。然而，关于这些鬼魅般的蓝光是如何间歇性发生的，仍然存在疑问。
现在，在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)（PNAS）上发表论文的研究人员，为这个古老的难题提供了一个更具证据基础的解决方案——甲烷气泡在称为微闪电的过程中自发点燃。
蓝色的鬼火还是甲烷气泡？
虽然过去人们可能转向超自然解释，但科学界现在普遍认为，闪烁的蓝光与有机物腐烂释放的甲烷有关。人们认为甲烷与空气中的氧气相互作用时会点燃，产生“冷火焰”。
然而，甲烷最初是如何点燃的，这一点尚未完全弄清楚，因为触发这一过程所需的能量太高，无法自然发生。以往的解释试图将其归因于磷化氢或静电，但这些都未经证实。
相反，在《美国国家科学院院刊》上发表论文的研究人员，转向了早期一项研究（发表在《科学进展》Science Advances）中调查的一种现象，该研究表明微小水滴可以积聚电荷，然后自发释放——这个过程被称为微闪电。
研究人员在《美国国家科学院院刊》的研究中解释道：“甲烷微气泡之间的微闪电，为甲烷在环境条件下氧化提供了自然的点燃机制。”
研究作者在论文中继续写道：“这一发现支持了长期以来猜测的带电界面与自发冷火焰之间的联系，并为 ignis fatuus 的发生提供了物理学上的合理解释。”
甲烷微气泡的制造者
为了验证这一假设，研究人员构建了一个微气泡发生器，生成甲烷-空气气泡并将其喷射到一锅水中。利用高速成像技术，研究小组观察到了持续不到一毫秒的“短暂、局部的闪光”，他们解释说这“与放电现象一致”。
微气泡之所以能够积聚电荷，得益于气体和液体之间存在的弯曲边界——弯曲程度越大，边界或“界面”处的电场就越强。当两个带有相反电荷的微气泡相互靠近时，就会发生放电，进而可能导致气体点燃“冷火焰”（鬼火特有的微弱蓝色 luminescence）。
研究人员在研究中解释道：“这些放电在环境条件下引发甲烷的非热氧化，产生 luminescence 和可测量的热量。”
该团队测试了普通空气气泡的反应，发现它们也能触发闪光。
他们说，这表明反应是两个带相反电荷的粒子相互作用的结果，而不是由于气体本身，尽管甲烷确实似乎增强了反应的强度并增加了频率。
研究人员表示，这些结果可能是解开谜团的关键，并有助于解释沼泽地和湿地中的甲烷如何能自发产生蓝色 luminescence。
他们在研究中解释道：“几个世纪以来，被称为 ignis fatuus 或鬼火的微弱蓝焰一直在沼泽、墓地和湿地上空舞动。”
他们补充道：“我们的发现为 ignis fatuus 提供了科学依据，并揭示了一种通用的机制，通过该机制，带电界面可以在没有外部点火源的情况下驱动自然环境中的氧化还原反应。”
鬼火的其他解释
但这并非最近提出的唯一解释。在经过同行评审的巴西期刊《Quim Nova》上发表论文的研究人员认为，鬼火可能已经“灭绝”，并指出在现代几乎没有可靠的目击报告。
相反，该论文指出，旅行者过去携带的火把可能充当了点燃源，“而放弃火把而转向夜间闪电，可能隐藏着鬼火灭绝之谜的答案。”
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文章来源
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- 《美国国家科学院院刊》(PNAS)。揭示鬼火：微气泡间的微闪电
- 《科学进展》(Science Advances)。喷雾状微水滴形成 luminescence 并引起周围气体的化学反应
- 《Quim Nova》。鬼火的灭绝
