Kilat vulkanik tampak begitu surealis: cahaya melengkung membubung dari kawah gunung berapi, menjulang ke langit yang gelap. Meski para ilmuwan telah memahami penyebab umum fenomena menakutkan namun indah ini, beberapa detail yang lebih spesifik tetap belum terjelaskan—sampai sekarang.
Dalam sebuah makalah di Nature terbaru, para fisikawan mengaitkan “film” molekuler karbon dengan fenomena seperti kilat vulkanik. Secara teoretis, abu vulkanik—gumpalan gas partikel silikon dioksida yang bertabrakan—seharusnya tidak mengalami efek tribolistrik, atau pertukaran muatan listrik, karena partikelnya sejenis. Namun di alam, mereka memang bermuatan listrik, mirip dengan rambut yang menempel ke balon setelah digosok-gosok. Menurut studi baru ini, “koktail spesies molekuler dan atomik” yang kaya karbon di atmosfer mendorong elektrifikasi antar partikel sejenis tersebut.
Melacak Kilatan Vulkanik
Efek tribolistrik hanyalah satu dari beberapa penyebab diketahui kilat vulkanik, yang menurut Universitas Oregon State telah disaksikan dan dipelajari lebih dari 200 tahun. Misalnya, pada 2016 peneliti menemukan bahwa es berperan dalam beberapa kejadian kilat vulkanik. Mekanisme ini mencerminkan proses pada awan petir biasa, di mana interaksi antara kristal es di ketinggian dan awan abu menghasilkan listrik.
Mekanisme berbasis es itu bisa muncul bersamaan dengan efek tribolistrik, menurut National Geographic. Pada tahap awal erupsi, bagian magma yang berair menguap cepat dan menjadi bermuatan saat bertemu udara. Partikel-partikel tereksitasi ini berpencar di udara, akhirnya bertabrakan dan menghasilkan efek tribolistrik. Saat gumpalan abu naik cukup tinggi hingga membeku, hal itu membuat laju kilat “melonjak drastis,” jelas National Geographic.
Karbon Tak Pernah Mati
Untuk studi ini, para peneliti berusaha mereproduksi proses molekuler yang terjadi di dalam erupsi vulkanik. Mereka membuat ruang resonansi kecil, menggunakan gelombang suara untuk menahan bola-bola kecil silikon dioksida di atas pelat dari bahan yang sama. Lalu mereka memantulkan bola-bola itu ke pelat dan mengukur apakah menjadi bermuatan listrik.
Sebuah foto dari set eksperimental. © Grosjean et al., 2026
Mereka mengulangi eksperimen yang sama sambil sedikit menyesuaikan setiap percobaan untuk faktor seperti ketinggian atau kelembapan. Tim juga mencoba mencuci partikel dan membiarkannya beberapa waktu, lalu memeriksa berapa banyak material karbon yang dikumpulkan partikel hanya dengan berada di lingkungan non-vakum.
“Kami melihat bahwa efek [dari molekul berbasis karbon] ini mengatasi segala hal lain,” kata Galien Grosjean, penulis utama studi dan fisikawan di Universitas Otonom Barcelona di Spanyol, kepada New Scientist.
“Temuan para penulis menunjukkan bahwa pengisian tribolistrik pada dasarnya adalah fenomena antarmuka, yang dibentuk oleh faktor kimia maupun mekanis,” tulis Simone Ciampi, peneliti di Universitas Curtin di Australia yang tidak terlibat dalam studi baru ini, dalam artikel News & Views yang menyertainya.
Dari Gunung Berapi Kembali ke Lab
Tantangan dari setiap studi tentang fenomena ekstrem adalah hampir mustahil untuk menyelidiki sistemnya secara langsung. Artinya, tim kecil kemungkinan akan terbang ke dalam awan abu vulkanik untuk memeriksa hasil kerja mereka. Meski demikian, studi ini menawarkan perspektif menarik tentang hal-hal tak terduga yang berperan dalam kekuatan yang sering terlihat seperti gesekan. Salah satunya, ini bisa mempersulit pekerjaan ilmuwan material, yang eksperimennya sering memerlukan permukaan murni untuk menangkal pengaruh gaya yang tidak diinginkan.
“Orang tahu permukaan punya banyak kotoran,” kata Daniel Lacks, insinyur kimia di Universitas Case Western Reserve, kepada New Scientist. “Tapi saya belum pernah melihat itu dibahas dalam konteks pengisian tribolistrik.”
Di sisi lain, temuan ini dapat memberi informasi tentang cara peneliti mengontrol dan memodelkan pengisian tribolistrik sesuai keinginan, kata Ciampi. Dalam hal itu, itu berarti kemajuan dalam “teknologi seperti pencetakan laser, pengolahan mineral, dan perawatan gas buang industri.”