Οι καταιγίδες δημιουργούν πολύ άνεμο, βροχή και κεραυνούς, αλλά πολλοί άνθρωποι δεν γνωρίζουν απαραίτητα ένα άλλο κοινό υποπροϊόν: την ακτινοβολία γάμμα. Ωστόσο, χάρη στη δημιουργική μετασκευή ενός παλιού κατασκοπευτικού αεροπλάνου U-2 από τη NASA, οι ερευνητές είναι επιτέλους σε θέση να πραγματοποιήσουν απευθείας ανάλυση αυτών των εκρήξεων ραδιενεργού ενέργειας μικροδευτερόλεπτου που συμβαίνουν σε ολόκληρο τον πλανήτη κάθε μέρα. Τώρα, μερικά από αυτά τα τελευταία ευρήματα είναι διαθέσιμα σε δύο νέες μελέτες που δημοσιεύθηκαν στις 3 Οκτωβρίου στο περιοδικό Φύση—και δείχνουν ότι ραδιενεργές καταιγίδες συμβαίνουν συνεχώς.
Οι ειδικοί εντόπισαν κατά λάθος ακτίνες γάμμα σε καταιγίδες τη δεκαετία του 1990, όταν οι δορυφόροι της NASA που σχεδιάστηκαν να μελετούν σουπερνόβα και άλλα κοσμικά σώματα υψηλής ενέργειας κατέγραψαν μερικά από τα προβλεπόμενα ενδεικτικά σημάδια των υποκειμένων τους ακριβώς κάτω από αυτά. Έκτοτε, οι ερευνητές έχουν καταφέρει να μελετήσουν όσο το δυνατόν περισσότερο χρησιμοποιώντας αυτούς τους δορυφόρους και τον εξοπλισμό που δεν είναι ειδικά βαθμονομημένος για κεραυνούς.
Ακόμα κι έτσι, η μηχανική πίσω από την παραγωγή ακτινοβολίας έχει τεθεί σταδιακά στο επίκεντρο: Καθώς αναπτύσσονται οι καταιγίδες, τα ρεύματα αέρα σταγονιδίων νερού, πάγου και χαλαζιού συνδυάζονται σε ένα μείγμα που δημιουργεί ηλεκτρικά φορτία παρόμοια με τον στατικό ηλεκτρισμό. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα μετακινούνται στη συνέχεια στην κορυφή της καταιγίδας καθώς τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα μετατοπίζονται προς τα κάτω, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο που συγκρίνεται με την ισχύ 100 εκατομμυρίων μπαταριών AA. Τα ενεργοποιημένα σωματίδια, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων, επιταχύνονται μέσα σε αυτό το νεοδημιουργημένο πεδίο, συχνά αρκετά γρήγορα ώστε να απομακρύνουν επιπλέον ηλεκτρόνια από τα μόρια του αέρα. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις στη συνέχεια χιονόμπαλα για να παράγουν τελικά αρκετή ενέργεια για να δημιουργήσουν εκρήξεις χιλιοστών του δευτερολέπτου ακτίνων γάμμα, αντιύλης και άλλων σωματιδίων ακτινοβολίας.
Αυτή η ακτινοβολία γάμμα είναι τόσο διαδεδομένη που οι πιλότοι έχουν τεκμηριώσει ακόμη και αχνές λάμψεις μέσα στα σύννεφα καταιγίδας. Παρόλα αυτά, άγνωστοι παράγοντες φαίνεται να τους εμποδίζουν να δημιουργήσουν εκρηκτικές αντιδράσεις.
«Μερικές εκστρατείες αεροσκαφών προσπάθησαν να καταλάβουν εάν αυτά τα φαινόμενα ήταν κοινά ή όχι, αλλά υπήρξαν μικτά αποτελέσματα και αρκετές εκστρατείες στις Ηνωμένες Πολιτείες δεν βρήκαν καθόλου ακτινοβολία γάμμα», Steve Cummer, William H. Younger του Πανεπιστημίου Duke Ο διακεκριμένος καθηγητής Μηχανικής και συν-συγγραφέας και των δύο μελετών, ανέφερε σε δήλωση την Τετάρτη.
Αλλά μετά από χρόνια βασιζόμενης σε λύσεις, η NASA πρόσφερε πρόσφατα στον Cummer και στους συναδέλφους της ένα από τα επαυξημένα αεροπλάνα U-2, που τώρα ονομάζεται ER-2 High-Altitude Airborne Science Aircraft. Ικανό να ανέβει σε υψόμετρα έως και 72.000 πόδια ενώ ταξιδεύει με 475 mph, το κατασκοπευτικό αεροπλάνο της εποχής του Ψυχρού Πολέμου είναι ιδανικό για επιτάχυνση σε τεράστιες αποστάσεις για να παρατηρήσει πολλαπλές καταιγίδες για ακτινοβολία γάμμα. Μόλις εξοπλίστηκαν με τα σωστά εργαλεία παρατήρησης, ειδικοί όπως ο Cummer ήλπιζαν ότι η παραλλαγή ER-2 της NASA θα μπορούσε να «αντιμετωπίσει αυτά τα ερωτήματα μια για πάντα».
Τα αποτελέσματα εξέπληξαν ακόμη και τον ίδιο και τους συναδέλφους του.
«Στις καταιγίδες συμβαίνουν πολύ περισσότερα από όσα φανταζόμασταν ποτέ», εξήγησε ο Cummer. «Όπως αποδεικνύεται, ουσιαστικά όλες οι μεγάλες καταιγίδες παράγουν ακτίνες γάμμα όλη την ημέρα σε πολλές διαφορετικές μορφές».
Σε διάστημα ενός μήνα, πραγματοποιήθηκαν 10 πτήσεις πάνω από καταιγίδες στις τροπικές περιοχές της νότιας Φλόριντα – 9 από τις οποίες περιείχαν το λαμπερό «βρόσιμο» της ακτινοβολίας γάμμα που ήταν πολύ πιο δυναμική από ό,τι υπέθεταν οι ερευνητές.
“[It] μοιάζει με αυτό μιας τεράστιας κατσαρόλας που λάμπει γάμμα, τόσο σε μοτίβο όσο και σε συμπεριφορά», δήλωσε την Τετάρτη ο καθηγητής φυσικής του Πανεπιστημίου του Μπέργκεν και συν-συγγραφέας της μελέτης Martino Marisaldi.
Πολλές επιβεβαιωμένες θεάσεις συμβαδίζουν με αυτές που είδαν για πρώτη φορά οι δορυφόροι της NASA πριν από περισσότερα από 30 χρόνια, σχεδόν πάντα σε συνδυασμό με ενεργούς κεραυνούς. Αυτό σημαίνει ότι ο κεραυνός είναι πιθανότατα ένας σημαντικός υποκινητής της παραγωγής ακτίνων γάμμα μέσω της υπερφόρτισης των ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας ήδη ενός ηλεκτρικού πεδίου. Αλλά άλλες ηχογραφήσεις απέφεραν εντελώς νέες ανακαλύψεις.
Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, τουλάχιστον δύο πρόσθετοι τύποι σύντομων αποτυχιών γάμμα μπορούν να συμβούν σε καταιγίδες – ένας διαρκεί λιγότερο από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου και ένας άλλος που σχηματίζει περίπου 10 ξεχωριστές εκρήξεις σε περίπου ένα δέκατο του δευτερολέπτου. Για τον Cummer, αυτά είναι τα «πιο ενδιαφέροντα» ευρήματα.
«Δεν φαίνεται να συνδέονται με την ανάπτυξη αστραπών. Αναδύονται αυθόρμητα με κάποιο τρόπο», είπε, προσθέτοντας ότι ορισμένα από τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι οι εκρήξεις γάμμα μπορεί να συνδέονται με ορισμένες διεργασίες καταιγίδας που είναι υπεύθυνες για την έναρξη των κεραυνών. Προς το παρόν, ωστόσο, είπε ότι αυτές οι διαδικασίες «παραμένουν ένα μυστήριο για τους επιστήμονες».
[Related: How to stay safe during lightning season.]
Οι απαντήσεις σε αυτά και σε άλλα άλυτα φαινόμενα καταιγίδας μπορεί μια μέρα να έρθουν μέσω πρόσθετων πτήσεων του ER-2 ψηλά πάνω από καταιγίδες με ακτίνες γάμμα. Μέχρι τότε, ο Cummer τονίζει ότι κανείς δεν χρειάζεται να ανησυχεί για τον πολλαπλασιασμό των «βρασμάτων» της ακτινοβολίας γάμμα ψηλά πάνω από το κεφάλι του.
«Η ακτινοβολία θα ήταν το μικρότερο από τα προβλήματά σου αν βρισκόσουν εκεί [in a thunderstorm]», είπε.
VIA: popsci.com
