Un avión espía retirado de la Guerra Fría descubrió algo realmente extraño sobre las tormentas eléctricas

La NASA envió un avión espía retirado de la Guerra Fría en un cazar tormentas misión y descubrió que las grandes tormentas son muy radiactivas.

Las grandes tormentas producen tanta radiación gamma que las nubes realmente brillan con ella, según un estudio reciente que utilizó el avión de investigación ER-2 de la NASA para estudiar los rayos gamma en las tormentas tropicales. El físico espacial Nikolai Østgaard de la Universidad de Bergen y sus colegas publicaron sus hallazgos. en el diario Naturaleza.

Las tormentas son radiactivas

El avión espía retirado de la Guerra Fría de la NASA, volando justo sobre las imponentes cimas de nubes de tormentas eléctricas masivas sobre el Caribe y América Central, detectó nubes de tormenta brillando con rayos gamma. Los instrumentos a bordo del avión registraron ráfagas rápidas y brillantes de rayos gamma cada vez que un relámpago atravesaba las nubes, pero también un brillo constante y parpadeante de radiación de alta energía en las nubes entre los destellos, y dos tipos de estallidos cortos de rayos gamma nunca antes vistos.

De las 10 tormentas que sobrevoló el avión, 9 estaban iluminadas con rayos gamma, lo que sugiere que las grandes tormentas producen rayos gamma con una frecuencia sorprendente.

Los resultados podrían arrojar algo de luz sobre cómo se forman exactamente los rayos, un proceso cuyos detalles los meteorólogos aún no comprenden del todo.

“Creo que todo el mundo supone que descubrimos los rayos hace mucho tiempo, pero es un área que se pasa por alto”, dijo el físico Joseph Dwyer de la Universidad de New Hampshire, que no participó en el estudio reciente. dijo en un comunicado de prensa.

Persiguiendo tormentas en un avión espía

En la década de 1990, los rayos gamma de algunas grandes tormentas hicieron ping a los sensores de los satélites de la NASA, que habían sido construidos para estudiar estallidos de rayos gamma provenientes de estrellas muertas que chocan a millones de años luz de distancia. Pero los instrumentos de esos satélites no fueron diseñados para estudiar la radiación proveniente del planeta justo debajo de ellos, por lo que los destellos de rayos gamma provenientes de tormentas eléctricas, denominados destellos de rayos gamma terrestres, siguieron siendo una trivialidad desconcertante.

El Avión espía U2por otra parte, fue construido específicamente para estudiar lo que sucede justo por debajo de su altitud de crucero de 70.000 pies. Después del deshielo de la Guerra Fría, la NASA consiguió un par de ellos y reacondicionó los aviones para hacer ciencia en lugar de naves de espionaje. Los ER-2 de la NASA, como se les llama ahora, han ayudado a los científicos a estudiar la atmósfera superior y probar instrumentos para futuros satélites. Más recientemente, uno de ellos sobrevoló las cimas de diez millas de altura de algunas tormentas masivas sobre el Caribe y América Central, llevando instrumentos que medían los rayos gamma.

“Podemos volar directamente sobre la cima de la nube, lo más cerca posible de la fuente de rayos gamma”, dice Østgaard en una declaración reciente. Østgaard y sus colegas registraron 130 destellos terrestres de rayos gamma durante los vuelos recientes.

A partir de esos datos, los investigadores descubrieron que las grandes tormentas liberan rayos gamma con mucha más frecuencia de lo que nadie pensaba. Las tormentas generan campos eléctricos increíblemente fuertes, y esos campos eléctricos actúan como aceleradores de partículas gigantes, disparando electrones por el cielo a velocidades tremendas. Cuando uno de esos electrones veloces inevitablemente choca contra una molécula de aire (el cielo está lleno de ellos), esa colisión libera una explosión de energía y dispersa partículas subatómicas, que también se mueven a gran velocidad, en muchas otras direcciones. La energía de cada colisión aumenta hasta que finalmente la energía libera rayos gamma.

Descubrieron que las tormentas más grandes producen rayos gamma con mucha más frecuencia de lo que pensábamos, en parte porque sus fuertes campos eléctricos actúan como aceleradores de partículas y arrojan electrones por el cielo a velocidades tremendas; es decir, hasta que esos electrones a toda velocidad choquen contra una molécula de aire. La colisión libera una explosión de energía y dispersa partículas subatómicas, que también se mueven a velocidades tremendas, lo que provoca más colisiones y más explosiones de energía. Al final, las colisiones se producen con suficiente energía como para crear pequeñas reacciones nucleares, que liberan ráfagas de rayos gamma e incluso producen algo de antimateria de vida corta.

“Resulta que, básicamente, todas las grandes tormentas generan rayos gamma durante todo el día en muchas formas diferentes”, dice en una declaración reciente el investigador de la Universidad de Duke, Steven Cummer, coautor del estudio.

¿Los cielos hostiles?

Las reacciones nucleares producidas por electrones veloces que chocan con moléculas de aire en tormentas son mucho, mucho más pequeñas que las de una bomba nuclear; por favor que no cunda el pánico. La radiación que liberan no significa que los aviones cercanos, o sus pasajeros, estén en peligro, al menos no por la radiación. Volar a través de grandes tormentas es una mala idea por razones más obvias.

“Incluso sabiendo lo que sabemos ahora, ya no me preocupo por volar más que antes”, dice Cummer. “La radiación sería el menor de tus problemas si te encontraras allí. Los aviones evitan volar en núcleos de tormentas activas debido a las extremas turbulencias y vientos”.

Espeluznante resplandor de rayos gamma

Los relámpagos no ocurren sólo en luz visible. La mayoría de los destellos terrestres de rayos gamma que midió el avión espía de la NASA ocurrieron junto con grandes destellos de relámpagos y duran apenas millonésimas de segundo. Østgaard y sus colegas sugieren que cuando se descarga un rayo, se da un impulso adicional de energía a los electrones ya superenergizados que se mueven alrededor de la nube de tormenta, por lo que sus colisiones pueden desencadenar reacciones nucleares que liberan rayos gamma.

Pero las cimas de las tormentas más grandes y violentas también están constantemente encendidas con un brillo parpadeante y siniestro de rayos gamma. Østgaard y sus colegas comparan las nubes que hierven a fuego lento con rayos gamma con una olla de agua a fuego lento. El brillo puede durar minutos seguidos y la liberación constante de energía puede evitar que la tormenta se convierta en estallidos de rayos gamma aún más dramáticos.

Los instrumentos del avión espía también registraron dos tipos de destellos de rayos gamma en las nubes hasta ahora desconocidos: ráfagas de radiación muy cortas y brillantes que no coincidían con los rayos. Uno de ellos es una serie de destellos cortos, que parpadean en una secuencia rápida que dura aproximadamente una décima de segundo. Østgaard y sus colegas denominaron a estos “destellos parpadeantes de rayos gamma”.

“Son casi imposibles de detectar desde el espacio”, afirmó en una declaración reciente el físico espacial de la Universidad de Bergen, Martino Marisaldi, coautor del estudio. “Pero cuando vuelas a 12,5 millas de altura, estás tan cerca que los verás”.

El otro nuevo descubrimiento es una explosión extremadamente rápida de rayos gamma, liberada en sólo una milésima de segundo.

“Esas dos nuevas formas de radiación gamma son las que encuentro más interesantes”, dijo Cummer. “No parecen estar asociados con el desarrollo de relámpagos. De alguna manera surgen espontáneamente. Hay indicios en los datos de que en realidad pueden estar relacionados con los procesos que inician los relámpagos, que todavía son un misterio para los científicos”.