Imagen de una tormenta eléctrica
Un avión espía modificado por la NASA descubre que las grandes tormentas eléctricas tropicales son radiactivas
Aunque la creación de radiación gamma en las tormentas eléctricas no es un completo misterio, la física que la respalda es fascinante
En la década de 1990, los satélites de la NASA, diseñados para detectar partículas de alta energía provenientes de supernovas y otros fenómenos cósmicos, hicieron un sorprendente descubrimiento: las grandes tormentas eléctricas en la Tierra generan estallidos de radiación gamma de alta energía, es decir, partículas radiactivas.
Para verificarlo, un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de Bergen (Noruega), empleó un avión espía U2, modificado por la NASA, para volar sobre las tormentas y analizarlas en pleno desarrollo.
Este estudio reveló que la producción de radiación gamma en las tormentas es mucho más común de lo que se creía, y que el proceso que genera esta radiación está lleno de enigmas aún por resolver.
«Las tormentas eléctricas ocultan mucho más de lo que imaginábamos. Esencialmente, todas las grandes tormentas generan rayos gamma de diversas formas durante todo el día», afirmó Steve Cummer, profesor en la Universidad de Duke y coautor de los dos artículos publicados en la revista Nature.
La física detrás de las tormentas
Aunque la creación de radiación gamma en las tormentas eléctricas no es un completo misterio, la física que la respalda es fascinante. Las tormentas se desarrollan a partir de corrientes de aire que, junto con gotas de agua, granizo y hielo, generan una carga eléctrica similar a la que se produce al frotar un globo contra una toalla.
Esto provoca que las partículas con carga positiva se acumulen en la parte superior de la tormenta, mientras que las negativas se concentran en la parte inferior, creando un campo eléctrico enorme, que puede alcanzar la fuerza de 100 millones de pilas AA. Cuando los electrones se encuentran en un campo tan intenso, aceleran, y al chocar con moléculas de aire, expulsan más electrones de alta energía.
Este proceso se desarrolla en cascada hasta que las colisiones tienen la suficiente energía para desencadenar reacciones nucleares, generando breves pero potentes destellos de rayos gamma, antimateria y otras formas de radiación.
Los aviones que vuelan cerca de estas tormentas también han detectado un débil brillo de radiación gamma proveniente de las nubes. Aunque estas tormentas generan suficiente energía para producir este fenómeno, parece haber un límite que impide la formación de explosiones gamma más intensas, como el estallido de una palomita de maíz.
Explorando tormentas desde el aire
Para llevar a cabo el estudio, los investigadores utilizaron un avión ER-2 de la NASA, una versión modificada del avión espía U2 de la Guerra Fría, capaz de volar a más del doble de la altura de un avión comercial, a unos cinco kilómetros por encima de la mayoría de las tormentas, y a gran velocidad. «Este avión nos permitió volar directamente sobre las nubes, lo más cerca posible de la fuente de los rayos gamma», explicó Nikolai Østgaard, investigador principal de la Universidad de Bergen.
El equipo descubrió que estos fenómenos no son tan raros como se pensaba. En un mes, realizaron diez vuelos sobre grandes tormentas en los trópicos al sur de Florida, y en nueve de ellos observaron actividad gamma.
Los científicos creen que la producción de radiación gamma de bajo nivel funciona como el vapor en una olla hirviendo, limitando la acumulación de energía dentro de la tormenta. Además, durante los sobrevuelos, el equipo detectó estallidos de radiación gamma breves y potentes, casi siempre coincidiendo con descargas eléctricas activas, lo que sugiere que el enorme campo eléctrico generado por los rayos podría estar sobrecargando los electrones y permitiendo la creación de reacciones nucleares.
También identificaron dos tipos de explosiones gamma cortas nunca antes vistas: una extremadamente breve, de menos de una milésima de segundo, y otra que consiste en una secuencia de alrededor de 10 explosiones individuales que ocurren en una décima de segundo.
El estudio concluye que esta radiación solo sería peligrosa si una persona o un objeto estuviera muy cerca de la fuente, aunque, como destaca Cummer, «los aviones ya evitan volar en los núcleos activos de las tormentas debido a la turbulencia y los vientos extremos».
