Вчені виявили виникнення електричного струму в неорганічних системах, що нагадує перші етапи засвоєння енергії Сонця бактеріями і рослинами в процесі фотосинтезу.
Відкрите явище протікає в різних мінералах і ґрунтах. На відміну від звичайного фотосинтезу, в даному випадку беруть участь тільки неорганічні сполуки, які не мають відношення до діяльності живих форм. Відкритий феномен може відігравати важливу роль в біогеохімічних процесах, пишуть автори в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Фотосинтез - процес перетворення енергії сонячного випромінювання в енергію хімічних зв’язків - є основою життя на Землі. Здатні до фотосинтезу організми, в основному рослини і бактерії, протягом еволюції розвинули виключно складні системи для уловлювання фотонів і перетворення їх енергії.
Фотосинтез різних видів може досить сильно відрізнятися в деталях, але в загальних рисах він схожий.
Люди також навчилися створювати спеціальні матеріали, здатні ефективно перетворити сонячне світло в інші види енергії. Зокрема, сонячні батареї, що виробляють електричний струм під дією світла, працюють на основі фотоефекту - випущенні матеріалами електронів при поглинанні фотонів. Однак до недавнього часу не було відомо прикладів природного виникнення струмів під дією світла в неживій природі.
Вчені з Китаю, Канади і США вперше описали неживої аналог перших етапів фотосинтезу. Авторам вдалося виявити ефект в різних системах, таких як утворюються на поверхні каменів в сухому і жаркому кліматі мінеральні кірки («пустельний загар»), а також в частинках декількох видів ґрунтів.
Електронна мікроскопія і рентгенівська спектроскопія дозволили з'ясувати склад речовин, в яких виникав виявлений феномен. Виявилося, що вони в основному складаються зі змішаних оксид-гідроксидів заліза і марганцю з напівпровідниковими властивостями.
Вміст марганцю виявився особливо високим. Вчені виміряли фотострум в зразках каменів з пустелі: виявилося, що в багатих на залізо і марганець мінералах електрони починають рухатися під дією світла на поверхні, але цього не спостерігається в товщі матеріалу.
Виміряні параметри електричних струмів залишалися стабільними при постійному освітленні, але швидко реагували на його зміну, а ефективність перетворення фотонів в провідні електрони залишалася незмінною.
Автори вважають, що фотострум виникає в таких багатих залізом і марганцем мінералах, як бірнессіт, гематит і гетит.
На даний момент немає точних даних про можливий великомасштабний вплив виявленого феномена на біологічні чи геологічні процеси. Проте, автори висувають гіпотезу, що в місцях з широкою поширеністю подібних покриттів на каміннях можуть протікати незвичайні для неживої природи хімічні реакції, такі як фото каталітичне розкладання води з виділенням кисню.
