A viharokkal általában összekapcsolt látványos jelenségek, mint a szél, az eső és a villámlás mellett sokan nem tudják, hogy ezek mellett gamma-sugárzás is megjelenhet. A NASA egyik régi, átalakított U-2 felderítőről most először sikerült közvetlen elemzést végezni ezekről a mikroszekundumos radioaktív jelenségekről, amelyek a Föld különböző pontjain naponta előfordulnak.

A legújabb kutatásokat október 3-án publikálták a Nature folyóiratban, ahol a kutatók rámutattak, hogy a radioaktív viharok sokkal gyakoribbak, mint korábban gondolták. Az első gamma-sugárzással kapcsolatos észlelés az 1990-es években történt, amikor a NASA szupernóva kutatásra tervezett műholdjai hasonló jeleket észleltek viharok alatt.

Azóta a kutatók továbbra is olyan műholdakkal és rendszerekkel dolgoztak, amelyek nem voltak kifejezetten a villámlás megfigyelésére felkészítve. Az új kutatások során sikerült jobban megérteni a sugárzás keletkezésének mechanizmusát. A viharok során a vízcseppek és jégszemcsék keveredése statikus elektromossághoz hasonló töltéseket generál, amelyek a pozitív töltésű ionokat a vihar tetejére, míg a negatív töltésűeket az aljára helyezik, így létrejön egy hatalmas elektromos tér.

Ez a környezeti elektromos tér lehetővé teszi a részecskék, például elektronok felgyorsulását, amelyek további elektronokat szakítanak le a levegő molekuláiról, ez vezet végül gamma-sugarak, antianyag és egyéb sugárzó részecskék milliszekundumos villanásaihoz.

A gamma-sugárzás előfordulása oly mértékben elterjedt, hogy pilóták már gyenge fénylő derengést is észleltek viharfelhőkben, bár eddig ismeretlen tényezők akadályozzák meg, hogy ezek a jelenségek robbanásokat idézzenek elő. Steve Cummer, a Duke Egyetem professzora szerint egyes kísérletek megpróbálták felmérni ezeknek a jelenségeknek a gyakoriságát, de vegyes eredmények születtek, és az Egyesült Államok feletti megfigyelések során több esetben nem találtak gamma-sugarakat.

A NASA nemrégiben egy hidrogén-háborús átalakított U-2 kémrepülőgépet bocsátott Cummer professzor és kollégái rendelkezésére. Ez a repülőgép akár 22 kilométeres magasságba is képes emelkedni, és 760 km/h sebességre képes, így a kutatók rövid idő alatt több vihart is megfigyelhetnek. Az új eszközökkel felszerelve a kutatók remélték, hogy végre válaszokat kapnak a feltett kérdésekre.

A kutatás eredményei még a tudósokat is meglepték. Cummer szerint sokkal több minden történik a viharokban, mint valaha gondolták. Kiderült, hogy gyakorlatilag minden jelentősebb vihar folyamatosan gamma-sugarakat termel, számos különböző formában. Egy hónap alatt tíz repülést végeztek Florida déli része felett, és a megfigyelt viharok 90%-ában sokkal dinamikusabb gamma-sugárzást tapasztaltak, mint amit eddig feltételeztek.

„Ez a jelenség egy hatalmas, gamma-sugarakkal ‘forrongó’ üsthöz hasonlítható, mind mintázatában, mind viselkedésében” – tette hozzá Martino Marisaldi, a Bergeni Egyetem fizikaprofesszora és a tanulmány társszerzője.

A megfigyelések nagy része összhangban volt a NASA műholdjai által több mint 30 éve észlelt jelenségekkel, amelyek szinte mindig aktív villámlás mellett jelentek meg. Ugyanakkor teljesen új felfedezésekre is fény derült. Például két további, rövid gamma-kitörés típust azonosítottak, amelyek közül az egyik kevesebb mint egy ezredmásodpercig, a másik pedig tíz különálló kitörést foglal magában tizedmásodpercek alatt.

A Cummer professzor szerint ezek a legérdekesebb jelenségek közé tartoznak. „Úgy tűnik, ezek nem a villámképződéshez kapcsolódnak, hanem spontán módon jönnek létre.”

Egyes adatok arra utalnak, hogy ezek a kitörések összefüggésben lehetnek a villámok keletkezéséért felelős viharfolyamatokkal, de ezek működését a tudósok még mindig nem értik teljesen. A további rejtélyekre az ER-2 jövőbeli repülései hozhatnak választ, addig pedig Cummer professzor némiképp megnyugtat mindenkit humorral, mondván, hogy a gamma-sugárzás nem jelent veszélyt ránk. „A sugárzás lenne a legkisebb gondunk, ha egy viharfelhőben találnánk magunkat.”