Fulgurita

Las fulguritas ( del latín fulgur ' rayo ' y -ita ), comúnmente llamadas " rayos fosilizados ", son tubos, grumos o masas naturales de suelo , arena , roca, restos orgánicos y otros sedimentos sinterizados , vitrificados o fusionados que a veces se forman cuando un rayo se descarga en el suelo. Cuando están compuestas de sílice, las fulguritas se clasifican como una variedad del mineraloide lechatelierita . 

Cuando un rayo nube-tierra de polaridad negativa ordinaria se descarga en un sustrato de puesta a tierra, puede generarse una diferencia de potencial superior a 100 millones de voltios (100 MV). ^{[ 2 ]} Dicha corriente puede propagarse en arena cuarzosa rica en sílice , suelo mixto, arcilla u otros sedimentos, vaporizando y fundiendo rápidamente materiales resistentes dentro de este régimen de disipación común. ^{[ 3 ]} Esto da como resultado la formación de conjuntos ramificados, generalmente huecos y/o vesiculares, de tubos vítreos , costras y masas agrupadas. ^{[ 4 ]} Las fulguritas no tienen una composición fija porque su composición química está determinada por las propiedades físicas y químicas del material que recibe el impacto del rayo.

Las fulguritas son estructuralmente similares a las figuras de Lichtenberg , que son los patrones ramificados producidos en las superficies de los aislantes durante la ruptura dieléctrica por descargas de alto voltaje, como los rayos. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Las fulguritas se forman cuando un rayo impacta el suelo, fusionando y vitrificando granos minerales. ^{[ 7 ]} La fase primaria de SiO _{2 en las fulguritas tubulares comunes es} la lechatelierita , un vidrio de sílice amorfo . Muchas fulguritas muestran cierta evidencia de cristalización: además de vidrios, muchas son parcialmente protocristalinas o microcristalinas . Debido a que las fulguritas son generalmente amorfas en su estructura, se clasifican como mineraloides . Las temperaturas máximas dentro de un canal de rayo superan los 30 000 K, con la presión suficiente para producir características de deformación planar en el SiO ₂ , una especie de polimorfismo . Esto también se conoce coloquialmente como cuarzo impactado . ^{[ 8 ]}

Las propiedades materiales (tamaño, color, textura) de las fulguritas varían ampliamente, dependiendo del tamaño del rayo y la composición y el contenido de humedad de la superficie alcanzada por el rayo. La mayoría de las fulguritas naturales se encuentran en un espectro que va del blanco al negro. El hierro es una impureza común que puede resultar en una coloración marrón verdosa intensa. La lechatelierita similar a las fulguritas también puede producirse mediante el arco controlado (o no controlado) de electricidad artificial en un medio. Las líneas eléctricas de alta tensión caídas han producido lechatelieritas de colores brillantes, debido a la incorporación de cobre u otros materiales de las líneas eléctricas. ^{[ 9 ]} Las lechatelieritas de colores brillantes que se asemejan a las fulguritas suelen ser sintéticas y reflejan la incorporación de materiales sintéticos. Sin embargo, los rayos pueden impactar objetos hechos por el hombre, dando como resultado fulguritas de colores.

El interior de las fulguritas de tipo I (arena) suele ser liso o estar revestido de finas burbujas, mientras que su exterior está cubierto de partículas sedimentarias rugosas o pequeñas rocas. Otros tipos de fulguritas suelen ser vesiculares y pueden carecer de un tubo central abierto; su exterior puede ser poroso o liso. Las fulguritas ramificadas muestran autosimilitud fractal e invariancia de escala estructural como una red macroscópica o microscópica de ramificaciones similares a raíces, y pueden presentar esta textura sin canales centrales ni divergencia evidente de la morfología del contexto o del objetivo (por ejemplo, fulguritas de roca fundida en forma de láminas). Las fulguritas suelen ser frágiles, lo que dificulta la recolección de especímenes grandes en el campo.

Las fulguritas pueden superar los 20 centímetros de diámetro y pueden penetrar profundamente en el subsuelo , a veces hasta 15 m (49 pies) por debajo de la superficie que fue golpeada, ^{[ 10 ]} aunque también pueden formarse directamente en una superficie sedimentaria. ^{[ 11 ]} Una de las fulguritas más largas que se han encontrado en los tiempos modernos tenía un poco más de 4,9 m (16 pies) de longitud, encontrada en el norte de Florida . ^{[ 12 ]} El Museo Peabody de Historia Natural de la Universidad de Yale exhibe una de las fulguritas conservadas más largas conocidas, de aproximadamente 4 m (13 pies) de longitud. ^{[ 13 ]} Charles Darwin en El viaje del Beagle registró que tubos como estos encontrados en Drigg , Cumberland , Reino Unido alcanzaron una longitud de 9,1 m (30 pies) . ^{[ 14 ] [ 15 ]} Las fulguritas del lago Winans, condado de Livingston, Michigan , se extendían discontinuamente a lo largo de un rango de 30 m y posiblemente incluyen la mayor masa de fulgurita jamás reportada y descrita: su sección más grande se extiende aproximadamente 16 pies (4,88 m) de longitud por 1 pie (30 cm) de diámetro . ^{[ 4 ] [ 16 ]}             

La presencia de fulguritas en un área puede utilizarse para estimar la frecuencia de los rayos durante un período de tiempo, lo que puede ayudar a comprender los climas regionales del pasado. La paleo-relámpago es el estudio de diversos indicadores de descargas eléctricas pasadas, principalmente en forma de fulguritas y firmas de magnetización remanente inducidas por rayos. ^{[ 1 ]}

Se han observado muchos materiales de alta presión y alta temperatura en las fulguritas. Se sabe que muchos de estos minerales y compuestos también se forman en entornos extremos como pruebas de armas nucleares , impactos a hipervelocidad y el espacio interestelar . El cuarzo impactado se describió por primera vez en fulguritas en 1980. ^{[ 20 ]} Otros materiales, incluidas aleaciones de silicio-metal altamente reducidas ( siliciuros ), los alótropos de fullereno C ₆₀ ( buckminsterfullerenos ) y C ₇₀ , así como polimorfos de alta presión de SiO ₂ , se han identificado desde entonces en las fulguritas. ^{[ 4 ] [ 8 ] [ 16 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} Se han identificado fosfuros reducidos en fulguritas, en forma de schreibersita ( Fe ₃ P y (Fe,Ni) ₃ P ), y fosfuro de titanio(III) . ^{[ 4 ] [ 27 ] [ 31 ]} Estos compuestos reducidos son raros en la Tierra debido a la presencia de oxígeno en la atmósfera terrestre, que crea condiciones superficiales oxidantes.

Los tubos de fulguritas ya fueron mencionados por los polímatas persas Avicena y Al-Biruni en el siglo XI, sin conocer su verdadero origen. ^{[ 32 ]} Durante los siglos siguientes, las fulguritas fueron descritas pero malinterpretadas como resultado de fuegos subterráneos, atribuyéndoles falsamente poderes curativos, por ejemplo, por Leonhard David Hermann en 1711 en su Maslographia . ^{[ 33 ]} Otros científicos naturales famosos, entre ellos Charles Darwin , Horace Bénédict de Saussure y Alexander von Humboldt prestaron atención a las fulguritas, entre los cuales solo Darwin notó una conexión con los rayos, elaborando la "medida o alcance del rayo" que debió haberlas causado, y refiriéndose a experimentos llevados a cabo en París por M. Hachette y M. Beudant que lograron crear fulguritas similares al hacer pasar fuertes choques de galvanismo a través de vidrio finamente pulverizado.

En 1805, el agricultor Hentzen y el mineralogista e ingeniero de minas Johann Karl Wilhelm Voigt identificaron el verdadero proceso de formación de fulguritas por impactos de rayos en el suelo . ^{[ 34 ]} En 1817, el mineralogista e ingeniero de minas Karl Gustav Fiedler publicó y documentó exhaustivamente el fenómeno en los Annalen der Physik . ^{[ 35 ]}

• Desintegración electromecánica
• Impactita
• Tectita
• Trinitita

• HJ Melosh, «¡Geólogos de impacto, tengan cuidado!» ( Archivado el 6 de agosto de 2020 en Wayback Machine ). Geophysical Research Letters , Volumen 44, Número 17, págs. 8873–8874, 2017.
• El rayo petrificado, de Peter E. Viemeister (PDF)
• Entrevista con el artista Allan McCollum, junto con un archivo histórico de 66 versiones de folletos incluidos en la exposición de Allan McCollum, The Event: Petrified Lightning from Central Florida.
• Mindat con datos de ubicación
• WM Myers y Albert B. Peck, "Una fulgurita de South Amboy, Nueva Jersey" , American Mineralogist , Volumen 10, páginas 152-155, 1925
• Vladimir A. Rakov, "El rayo crea vidrio" Archivado el 11 de noviembre de 2007 en Wayback Machine , 29.ª Conferencia Anual de la Sociedad de Arte en Vidrio, Tampa, Florida, 1999