Un equipo internacional logró acercarse a una explicación que durante años se resistió en la física de volcanes: cómo se generan los rayos dentro de las enormes columnas de ceniza durante una erupción. El hallazgo apunta a un factor inesperado, una película superficial de carbono que se adhiere a las partículas de sílice y les permite cargarse eléctricamente al chocar entre sí.

El trabajo, publicado en Nature por investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, ayuda a entender por qué algunas erupciones producen verdaderas tormentas eléctricas en seco, sin el mecanismo clásico que sí aparece en las nubes comunes. El caso que volvió a poner el problema en primer plano fue el del volcán Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, en 2022, cuando se registraron más de 2.600 relámpagos por minuto y una columna de ceniza que llegó a unos 31 kilómetros de altura.

Qué pasaba y qué no cerraba

En las tormentas habituales, la acumulación de carga se explica por la interacción entre cristales de hielo y partículas de granizo blando. En una columna volcánica, en cambio, predominan fragmentos secos de roca y ceniza. Ahí no había una explicación sólida para entender cómo se producía una separación de cargas tan intensa como para desatar rayos.

Los intentos de reproducir el fenómeno con partículas puras de sílice tampoco terminaban de convencer. Si el material era el mismo en todos los fragmentos, las colisiones no generaban la ruptura de simetría necesaria para que una parte quedara cargada de una manera y otra de otra.

El papel del carbono

La diferencia apareció cuando los científicos comprobaron que la sílice perfectamente limpia casi no acumulaba carga. En cambio, cuando sobre su superficie había carbono adherido desde el ambiente, sí se producía transferencia eléctrica. Ese recubrimiento, conocido como carbono adventicio, actuaría como la pieza que faltaba para explicar la electrificación de la ceniza.

Para llegar a esa conclusión, el equipo trabajó con esferas y placas de dióxido de silicio amorfo y probó distintos tratamientos de superficie, entre ellos horneado, plasma y control de contaminación por carbono. Después midieron cómo cambiaban la polaridad y la magnitud de la carga. La relación fue directa: a mayor presencia de carbono superficial, más clara era la respuesta eléctrica.

Qué cambia con este hallazgo

El estudio no se limita al espectáculo visual de los relámpagos volcánicos. También abre una vía para entender mejor otros procesos donde materiales del mismo tipo se cargan al entrar en contacto, desde tormentas de polvo hasta fenómenos de electricidad estática en ambientes industriales.

En el caso de los volcanes, además, aporta una herramienta nueva para interpretar eventos extremos y mejorar la vigilancia de erupciones. Si la ceniza puede cargarse por ese mecanismo a medida que asciende y se mezcla con compuestos del aire, entonces la física de estos rayos deja de ser una rareza sin explicación y pasa a tener una base experimental mucho más firme.

Un laboratorio natural a escala brutal

La erupción de Tonga funcionó como una validación a escala real. La intensidad del evento, la altura de la columna y la enorme cantidad de partículas en suspensión ofrecieron condiciones excepcionales para que el mecanismo se expresara con toda su potencia. Por eso ese episodio se volvió una referencia inevitable para probar la teoría.

El hallazgo no clausura todas las preguntas, pero sí corre el eje. La explicación de los rayos volcánicos ya no depende solo del tamaño de la columna o de la violencia del estallido. Ahora también entra en juego algo mucho más fino: la química de la superficie de cada partícula de ceniza.