Ir jei pirmos trys būsenos visiems aiškios ir sutinkamos kasdieniniame gyvenime, tai su plazma jau kiek kitaip – daugeliui tai egzotiška medžiagos forma, nors iš tikro, plazma yra dažniausia materijos būsena visatoje.
Plazmą surastume žvaigždėse, tarpžvaigždinėje erdvėje, Žemės jonosferoje ir net kasdieniniame gyvenime – bet kokia atvira liepsna yra dalinė plazma. O ar įsivaizduojate, kas nutiktų jūsų kūnui, jeigu patektumėte į tikrą plazmos lauką?
Šaltoji plazma
Jei mintyse plazma asocijuojasi tik su dideliu atviros liepsnos ar žvaigždės karščiu, tai atsakymas labai paprastas – turėtumėte sudegti. Bet jei pakliūtumėte į šaltosios plazmos lauką?
Tikrai taip, egzistuoja ne tik karštoji, bet ir šaltoji plazma.
Plazma susidaro tuomet, kai paprasčiausios dujos jonizuojamos ir susiformuoja praktiškai vienodas teigiamųjų ir neigiamųjų krūvių tankis. Priešingo krūvio dalelės visomis išgalėmis bando vėl susijungti, tačiau to negali padaryti, kol yra plazmą kuriantis poveikis. Kai tik poveikis pranyksta, visos dalelės kaip magnetai sulimpa tarpusavyje ir dujos vėl tampa tokios kaip anksčiau – tarsi nė nebūtų nieko įvykę.
Dujų jonizaciją ir plazmos susidarymą gali sukelti ne tik kaitinimas, bet ir įvairių rūšių spinduliavimas (ultravioletiniai, rentgeno spinduliai, Saulės spinduliai), dujų atomų bombardavimas greitomis įelektrintosiomis dalelėmis, dujo išlydžio metu. Tada gaunama vadinamoji žemos temperatūros plazma.
Nors šaltoje plazmoje elektronai įkaitinami iki tūkstančių laipsnių, tačiau kai plazmoje esančių jonų tankis nedidelis, plazmos šiluma perduodama nejonizuotoms molekulėms ir taip ji atvėsta iki žmogaus organizmui priimtinos temperatūros.
Kodėl susidomėjo NASA?
Tad kas nutinka gyviems organizmas, kurie patenka į šaltosios plazmos lauką? Atsakymas kur kas sudėtingesnis, nei atrodo iš pirmo žvilgsnio ir jis sudomino net ir NASA „Ames Research Center“ laboratorijos mokslininkus.
O pati susidomėjimo priežastis ne tik labai paprasta, bet ir labai įdomi.
2006 m. niekam dar nežinoma kompanija „Novaerus“ sukūrė ir užpatentavo šaltosios plazmos technologiją, skirtą oro sterilizavimui. Nuo 2008 m. prasidėjo technologijos klinikiniai bandymai Europoje ir dar po kelių metų buvo sukurtas neįtikėtinai efektyvus oro sterilizatorius be jokių šalutinių poveikių žmogui.
Jeigu kada nors domėjotės oro valymo įrenginiais, turbūt pastebėjote, kad rinkoje yra įvairiausių oro filtrų ir sterilizatorių, tačiau visi turi aiškų trūkumą. Net patys geriausi HEPA/EPA filtrai visiškai nesulaiko virusų ir kitų kenksmingų mažiausių dalelių, o tai ką sulaiko, nesunaikina, tik kaupia savyje. Tačiau jie vieninteliai visiškai nekenksmingi žmogaus sveikatai, todėl iš bėdos ir dabar naudojami ligoninėse bei kosminiuose laivuose.
Kitos, kur kas agresyvesnės oro valymo ir sterilizavimo priemonės – elektrostatiniai nusodintuvai, ozono generatoriai, jonizatoriai, UV spindulių lempos, vandenilio peroksido generatoriai turi tiek daug šalutinių poveikių (skleidžia ypač toksišką ozoną, žaizdas trukdančius gyti laisvuosius radikalus ar pavojingus UV spindulius), jog visiškai saugiai gali būti naudojami tik patalpose, kuriose nėra žmonių. Nors jonizatorių gamintojai labai stengiasi įrodyti, kad jų produkcija sveikatai visiškai nekenksminga, tačiau jų nerasite jokioje oficialioje gydymo įstaigoje ir tuo labiau kosminėse stotyse – kartu su jonais jie išskiria nors ir nedaug, bet ilgainiui galintį pakenkti ozoną, o ir jonų pertekliaus poveikis sveikatai – vis dar labai daug diskusijų keliantis klausimas.
Ir štai tarsi iš niekur pasirodo kompanija „Novaerus“, kuri skelbia, kad sukūrė tokį oro sterilizatorių, kuris naikina be išimties visus patogenus – mažiausius virusus, bakterijas, sporas, grybelius ir net lakiuosius organinius junginius, skleidžiamus įprastinių valymo priemonių, dažų, lakuotų paviršių ir t. t., o tuo pačiu į aplinką neskleidžia absoliučiai jokio ozono, UV spindulių ar jonų.
Kaip gi jiems tai pavyksta? Surasti atsakymą į šį klausimą ir panoro NASA.
„Tikrasis pragaras Žemėje“
Visų smulkmenų apie „Noaverus“ taikomą technologiją niekas neviešina – tai patentuota sistema. Tačiau pats principas – jokia ne paslaptis. Kaip rašoma novaerus.com tinklapyje, kompanijos gaminamuose sterilizatoriuose tarp dviejų elektrodų, kurie atskirti stikliniu dielektriku, praleidžiama elektros srovė. Tarp elektrodų susiformuoja stiprus ir uždaras magnetinis laukas, o jo viduje esantis oras akimirksniu virsta šaltąja plazma. Tiksliais matavimais nustatyta, jog „Novaerus“ prietaisų kuriama plazma nepasklinda toliau kaip 2 cm nuo išorinio elektrodo paviršiaus.
Prietaiso viduje įmontuotas ventiliatorius pučia patalpos orą pro elektrodų barjero kuriamą plazmos lauką. Kad išsiaiškintų, kad gi nutinka mikroorganizmams, kurie su patalpos oru patenka į šį plazmos lauką, NASA pasitelkė elektroninį mikroskopą ir nieko bloga neįtariančias E. Coli bakterijas.
Eksperimento pradžioje bakterijos buvo atskirtos nuo savo įprastinės terpės:
Po to atlikti kontroliniai tyrimai, rodantys, kas nutinka bakterijas sterilizuojant tradicinėmis priemonėmis – karščiu ir ozonu:
Atkreipkite dėmesį, jog matoma tik išorinė fluorescencija, tačiau nėra jokių esminių struktūrinių pakitimų – pastebimas tik išdžiūvimas ir oksidacija.
Ir pagaliau pereita prie „Novaerus“ šaltosios plazmos – tyrimai su mikroskopu parodė, kad bakterijas plazma veikia neįtikėtinai destruktyviai, o įdomiausia, jog NASA pavyko šiuos poveikius atskirti ir identifikuoti.
Kairiajame kampe parodyta bakterija, kurią ištempia ir deformuoja elektromagnetinis laukas – šis procesas vadinamas elektroporacija. Tuo pat metu vyksta ir kiti ne ką mažiau destrukciniai procesai – bakterijos bombarduojamos elektronais, oksiduojamos, ėsdinamos, švitinamos fotonais.
Visi naikinamieji procesai per milisekundę pasikartoja tūkstančius kartų, todėl iš „Novaerus“ generatoriaus šaltosios plazmos lauką perėjusios bakterijos faktiškai nieko nebelieka – sunaikinama netgi jų genetinė medžiaga, be kurios negali ji niekaip negali atsikurti.
Suskaidyti virusų ir bakterijos likučiai virsta nepavojingomis dulkėmis.
Ir galiausiai, paskutinė elektroniniu mikroskopu gautų nuotraukų serija rodo, kuo skiriasi bakterijos, ištvėrusios aukštos temperatūros sterilizaciją ir šaltąją plazmą.
Galima neabejoti, jog tas pats nutiktų ir žmogui, jei tik jis patektų į atitinkamo dydžio ir galios šaltosios plazmos lauką. Tad geriau tokių vietų vengti – visa laimė, kad didelės galios šaltoji plazma kasdieniniame gyvenime sutinkama labai retai.
Dar viena įdomi šaltosios plazmos savybė – nors joje yra daugybė jonizuotų dujų, šiek tiek laisvųjų elektronų, net ir ozono, tačiau šios medžiagos nepatenka į aplinką – visas daleles ypač stipriai laiko plazmą kuriantis poveikis ir tarpusavio jėgos. Be ypač galingo išorės poveikio pasprukti iš tokios uždaros sistemos neįmanoma jokiems jonams ir kitoms sveikatai pavojingoms dalelėms.
Jei kada domėjotės jonizatoriais, turbūt atkreipėte dėmesį, jog jų aprašymuose taip pat minima „šaltoji plazma“ ir tuo pačiu, garantuojami į aplinką skleidžiami „ypač sveiki jonai“. Tačiau tikra šaltoji plazma į aplinką jokių įelektrintų dalelių neskleidžia, tad šituos teiginius tenka laikyti paprasčiausiais rinkodaros triukais.
Turbūt įdomu, kuo baigėsi aprašytas NASA eksperimentas. O baigėsi kiek netikėtai – NASA pasiūlė „Novaerus“ kompanija pasirašyti bendradarbiavimo sutartis dėl šios technologijos vystymo ir pritaikymo kosminiuose laivuose. Įdomu tai, jog pati „Novaerus“ apie kosminę ateitį niekada negalvojo – ji kūrė oro sterilizatorius kur kas žemiškesniems tikslams – medicinos įstaigoms, viešosioms erdvėms, namų naudotojams.
