MADRID, 02 (SERVIMEDIA)
La radiación gamma producida en las tormentas eléctricas tropicales es mucho más común de lo que se pensaba y se genera en cerca de la mitad de esos fenómenos meteorológicos.
Así se explica en un estudio liderado por la Universidad Duke (Estados Unidos) y publicado este miércoles en sendos artículos en la revista ‘Nature’.
En la década de 1990, los satélites de la NASA construidos para detectar partículas de alta energía provenientes de supernovas y otros objetos de tamaño celestial descubrieron una sorpresa: explosiones de radiación gamma de alta energía provenientes de la Tierra.
Aunque los investigadores no tardaron mucho en descubrir que estas partículas radiactivas supercargadas provenían de tormentas eléctricas, la frecuencia con la que se producía el fenómeno seguía siendo un misterio. Los satélites no se construyeron para detectar la radiación gamma procedente de la Tierra y tenían que estar en el lugar justo en el momento justo para hacerlo.
Tras años de arreglárselas con plataformas que no eran las ideales para la tarea, un grupo de científicos consiguió la oportunidad de volar un avión espía U-2 reacondicionado, propiedad de la NASA, sobre tormentas para observarlas en profundidad.
“En las tormentas eléctricas ocurren muchas más cosas de las que jamás hubiésemos imaginado”, indica Steve Cummer, profesor de ingeniería de la Universidad de Duke y coautor de ambos artículos, quien añade: “En esencia, todas las grandes tormentas eléctricas generan rayos gamma durante todo el día en muchas formas diferentes”.
100 MILLONES DE PILAS
La física general que explica cómo las tormentas eléctricas crean destellos de alta energía de radiación gamma no es un misterio. A medida que se desarrollan estos fenómenos meteorológicos adversos, las corrientes de aire en espiral hacen que las gotas de agua, el granizo y el hielo se mezclen, y generen una carga eléctrica similar a la que se produce al frotar un globo contra la camisa.
Las partículas con carga positiva terminan en la parte superior de la tormenta, mientras que las de carga negativa caen al fondo, lo que crea un enorme campo eléctrico que puede ser tan fuerte como 100 millones de pilas AA apiladas una sobre otra.
Cuando otras partículas cargadas, como los electrones, se encuentran en un campo tan intenso, se aceleran. Si alcanzan velocidades lo suficientemente altas y chocan con una molécula de aire, desprenden más electrones de alta energía.
El proceso se produce en cascada hasta que las colisiones tienen suficiente energía para crear reacciones nucleares, produciendo destellos extremadamente fuertes y rápidos de rayos gamma, antimateria y otras formas de radiación.
Sin embargo, ese no es el final de la historia de la radiación gamma de las tormentas eléctricas. Las aeronaves que vuelan cerca de ellas también han visto un débil resplandor de radiación gamma proveniente de las nubes.
Estas tormentas parecen tener suficiente energía para producir una pequeña ebullición de radiación gamma, pero algo impide que cree una explosión como la de un grano de maíz al estallar.
“Se realizaron varias campañas aéreas para intentar averiguar si estos fenómenos eran comunes o no, pero los resultados fueron dispares y varias campañas sobre Estados Unidos no detectaron radiación gamma alguna”, apunta Cummer.
VOLAR MÁS ALTO
El grupo de investigación consiguió el uso de un avión científico aéreo de gran altitud ER-2 de la NASA. Se trata de un avión espía U-2 reacondicionado que quedó de la Guerra Fría y que vuela a una altura dos veces superior a la de las aeronaves comerciales y a unos cinco kilómetros por encima de la mayoría de las tormentas eléctricas.
También es extremadamente rápido, lo que le dio al equipo la oportunidad de elegir las tormentas eléctricas exactas que creían que tenían más probabilidades de producir resultados.
“El avión ER-2 sería la plataforma definitiva para observar los rayos gamma de las nubes de tormenta”, recalca Nikolai Ostgaard, profesor de física espacial de la Universidad de Bergen (Noruega) e investigador principal del proyecto, quien agrega: “Al volar a 20 kilómetros, podemos sobrevolar directamente la parte superior de la nube, lo más cerca posible de la fuente de rayos gamma”.
En el transcurso de un mes, el ER-2 realizó 10 vuelos sobre grandes tormentas en los trópicos al sur de Florida (Estados Unidos), y nueve de ellos arrojaron observaciones de este hervidero de radiación gamma, que también fue más dinámico de lo esperado.
“La dinámica de las nubes de tormenta que emiten rayos gamma contradice claramente la imagen cuasi estacionaria anterior de los resplandores y más bien se asemeja a la de una enorme olla hirviendo que emite rayos gamma, tanto en su patrón como en su comportamiento”, explica Martino Marisaldi, profesor de física y tecnología en la Universidad de Bergen.
Teniendo en cuenta el tamaño de una tormenta típica en los trópicos, que es mucho mayor que las de otras latitudes, esto sugiere que más de la mitad de todas las tormentas en los trópicos son radiactivas. Los investigadores indican que esta producción de radiación gamma de bajo nivel actúa como el vapor que hierve en una olla de agua y limita la cantidad de energía que se puede acumular en su interior.
EXPLOSIONES CORTAS
Los investigadores vieron numerosos ejemplos de explosiones de radiación gamma intensas y cortas provenientes de las mismas tormentas eléctricas. Algunas de ellas eran exactamente iguales a las detectadas originalmente por los satélites de la NASA. Casi siempre se producían en conjunción con una descarga de relámpago activa.
También hubo al menos otros dos tipos de explosiones cortas de radiación gamma que nunca se habían visto antes. Un tipo es increíblemente corto, de menos de una milésima de segundo, mientras que el otro es una secuencia de 10 explosiones individuales que se repiten en el transcurso de aproximadamente una décima de segundo.
“Estas dos nuevas formas de radiación gamma son las que me parecen más interesantes. No parecen estar asociadas con el desarrollo de los relámpagos. Surgen de forma espontánea. Hay indicios en los datos de que en realidad podrían estar vinculadas a los procesos que inician los relámpagos, que todavía son un misterio para los científicos”, recalca Cummer.
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