Većina tropskih grmljavinskih oluja je radioaktivna

U 1990-ima, NASA-ini sateliti izgrađeni za uočavanje visokoenergetskih čestica koje dolaze iz supernova i drugih objekata nebeskih veličina otkrili su izboje gama zračenja visoke energije koji dolaze sa Zemlje.

Iako istraživačima nije trebalo dugo da shvate da ove radioaktivne supernabijene čestice dolaze od grmljavinskih oluja, ostaje misterij koliko se često taj fenomen događao. Sateliti nisu napravljeni da pronađu gama zračenje koje dolazi sa Zemlje, i morali su biti na pravom mjestu u pravo vrijeme da to učine.

Nakon godina snalaženja s platformama koje nisu idealne za taj zadatak, skupina znanstvenika osigurala je priliku letjeti preuređenim špijunskim zrakoplovom U2 u vlasništvu NASA-e iznad oluja kako bi pravilno pogledali. U dva nova rada objavljena u časopisu Nature, tim je otkrio da je gama zračenje koje nastaje u grmljavinskim olujama mnogo češće nego što je itko mislio i da dinamika koja stvara zračenje krije riznicu misterija koje tek treba riješiti.

Leteći nekoliko kilometara iznad ogromnih tropskih oluja, naknadno opremljeni špijunski avion U2 uspio je otkriti da je poznati fenomen koji stvara izljeve gama zračenja mnogo češći i mnogo složeniji nego što se prije mislilo.

"U olujama se događa mnogo više nego što smo ikada mogli zamisliti", rekao je Steve Cummer, profesor strojarstva na Sveučilištu Duke, koji je bio koautor na oba rada. "Kako se pokazalo, sve velike grmljavinske oluje stvaraju gama zrake cijeli dan u mnogo različitih oblika."

Opća fizika koja stoji iza toga kako grmljavinske oluje stvaraju visokoenergetske bljeskove gama zračenja nije misterij. Kako se razvijaju grmljavinske oluje, vrtložni propuh tjera kapljice vode, tuču i led u mješavinu koja stvara električni naboj poput trljanja balona o vašu majicu. Pozitivno nabijene čestice završe na vrhu oluje, dok negativno nabijene čestice padaju na dno, stvarajući ogromno električno polje koje može biti jako kao 100 milijuna AA baterija naslaganih jedna na drugu.

Kada se druge nabijene čestice poput elektrona nađu u tako jakom polju, ubrzavaju se. Ako ubrzaju do dovoljno velike brzine i slučajno udare u molekulu zraka, obore više elektrona visoke energije. Proces kaskadira sve dok sudari ne dobiju dovoljno energije za stvaranje nuklearnih reakcija, proizvodeći iznimno jake i iznimno brze bljeskove gama zraka, antimaterije i drugih oblika zračenja.

Istraživačka skupina osigurala je korištenje NASA ER-2 visokog visinskog znanstvenog zrakoplova. Špijunski zrakoplov U2 zaostao iz Hladnog rata, leti dvostruko više od komercijalnih zrakoplova i oko 5 km iznad većine grmljavinskih oluja. Također je izuzetno brz, dajući timu priliku da izabere točne grmljavinske oluje za koje su mislili da će najvjerojatnije dati rezultate.

Tijekom mjesec dana, ER-2 je preletio 10 letova iznad velikih oluja u tropima južno od Floride, a 9 od njih dalo je opažanja gama zračenja, koje je također bilo dinamičnije od očekivanog.

S obzirom na veličinu tipične grmljavinske oluje u tropima, koja je puno veća od oluja na drugim geografskim širinama, to sugerira da je više od polovice svih grmljavinskih oluja u tropima radioaktivno. Istraživači pretpostavljaju da ova niska razina proizvodnje gama zračenja djeluje poput pare koja ključa iz posude s vodom i ograničava količinu energije koja se može akumulirati unutra.

Istraživači su bili jednako uzbuđeni vidjeti brojne primjere kratkotrajnih i intenzivnih izboja gama zračenja koji dolaze iz istih grmljavinskih oluja. Neki od njih bili su upravo poput onih koje su izvorno otkrili NASA-ini sateliti. To se gotovo uvijek događalo zajedno s aktivnim pražnjenjem munje. To sugerira da veliko električno polje koje stvara munja vjerojatno nabija ionako visokoenergetske elektrone, omogućujući im stvaranje visokoenergetskih nuklearnih reakcija.

Ali postojale su i najmanje dvije druge vrste kratkih izboja gama zračenja koji nikad prije nisu viđeni. Jedna vrsta je nevjerojatno kratka, kraća od tisućinke sekunde, dok je druga niz od oko 10 pojedinačnih praska koji se ponavljaju tijekom otprilike jedne desetinke sekunde.