科学家使用冷战时期的间谍飞机在雷暴中发现意想不到的伽马射线

272 年后，当本杰明·富兰克林 （Benjamin Franklin）放他的风筝进入雷暴后，科学家们仍然不完全确定闪电是如何形成的。

“我想每个人都认为我们很久以前就发现了闪电，”约瑟夫·德怀尔新罕布什尔大学的物理学家告诉美国国家航空航天局 （NASA的詹姆斯·里奥登 （James Riordon）。“但这是一个被忽视的地区......我们不知道头顶上的云层里发生了什么。

据报道，部分谜团来自这样一个事实，即在雷云中看到的电场远小于引发火花所需的电场新闻 周刊的汤姆·霍华斯。去年，研究人员将富兰克林风筝的升级版——一架改装的冷战时期 U-2 间谍飞机——飞入风暴中，希望最终揭开闪电之谜。在一对研究本周发表在杂志上自然界，科学家们描述了可能有助于阐明答案的新型能源。

飞机上的敏感仪器在加勒比海和中美洲的风暴中检测到了数百起产生伽马射线的事件。伽马射线是一种比 X 射线能量更高的辐射类型，它们在极端的宇宙环境中形成，例如黑洞周围。

科学家们此前曾在雷暴中检测到两种类型的伽马射线发射。一种称为伽马射线辉光的类型是一种昏暗、持久的事件，可以持续数秒甚至数分钟。然后是地面伽马射线闪光 （TGF），它们的亮度足以从太空看到，而且非常短暂，持续时间不到一毫秒。

这两种事件以前都很少被观察到，因为马蒂诺·马里萨尔迪这项新研究的合著者、挪威卑尔根大学（University of Bergen）的高能大气物理学家告诉自然新闻’伊丽莎白·吉布尼。但凭借他们的间谍飞机和专门的探测器，“我们看到，在这些热带风暴上空，它们真的非常常见，”他补充道。

事实上，研究人员在飞机的 10 次飞行中有 9 次观察到伽马射线辉光，并报告说这些现象的持续时间比预期的要长得多——超过数小时——并覆盖了数千平方公里。当它们在天空中传播时，光芒也会变亮和变暗，从而产生动态的辐射显示。

“大风暴正在冒泡。就像一个沸腾的锅。尼古拉·奥斯特加德，卑尔根大学的物理学家说科学新闻’艾米丽·康诺弗。

出乎意料的是，该团队还检测到了一种前所未见的伽马辐射，他们称之为闪烁的伽马射线闪光。这些新事件从辉光中跳出，持续时间长达 250 毫秒。闪烁的闪光可能是辉光和 TGF 之间缺失的一环，它们可能被证明对雷击的形成很重要。

科学家们认为，当电子加速穿过云中的强电场时，伽马射线就会在雷暴中出现。电子与其他粒子碰撞并在级联过程中产生更多电子。如果来自这个级联反应的电子撞击到空气分子中，它就会产生伽马射线。但研究人员仍在研究为什么会形成不同类型的伽马射线发射，它们如何相互关联，以及它们如何与闪电相连。

新观察到的闪烁伽马射线闪光提供了一条线索。除了弥合短 TGF 和长光之间的差距外，闪烁的闪光往往紧随闪电。

这些新研究的结果将鼓励其他科学家继续在大风暴云中寻找答案，他说Teruaki Enoto日本 RIKEN 白尾实验室的天体物理学家没有参与这项工作，他自然新闻.“向团队致敬，”他补充道。

随着对这些神秘的电和伽马射线事件的更多观察，科学家们希望更接近于理解闪电形成的原因。

“地球上每秒有 45 次雷击，在任何给定时间都有超过 2,000 次雷暴，”Marisaldi 说新闻 周刊.“我认为了解那里发生的事情很重要，而不仅仅是被动地接受它。”