Estudio: Son radiactivas las grandes tormentas eléctricas tropicales

Durante los años 90, los satélites de la NASA, originalmente diseñados para detectar partículas de alta energía provenientes de supernovas y otros fenómenos astronómicos, hicieron un hallazgo inesperado: las tormentas eléctricas en la Tierra también emiten estallidos de radiación gamma, un tipo de radiación altamente energética.

Para investigar este fenómeno, un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de Bergen en Noruega, utilizó un avión espía U2 de la NASA, modificado para sobrevolar las tormentas y analizar la radiación directamente desde el cielo.

Los resultados de esta investigación revelaron que la producción de radiación gamma en las tormentas eléctricas es mucho más común de lo que se pensaba. Además, la dinámica detrás de este fenómeno sigue siendo un enigma, con numerosos aspectos aún por descifrar.

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“Las tormentas eléctricas son mucho más complejas de lo que creíamos. Hemos descubierto que prácticamente todas las grandes tormentas generan rayos gamma en distintas formas a lo largo del día”, afirmó Steve Cummer, profesor de la Universidad de Duke y coautor del estudio.

Los hallazgos fueron publicados en dos artículos de la revista Nature esta semana.

El fenómeno físico en las tormentas

Aunque el concepto de cómo las tormentas eléctricas generan radiación gamma no es completamente desconocido, los detalles precisos siguen siendo un área activa de investigación. Durante una tormenta, las corrientes de aire turbulentas, junto con las gotas de agua, el granizo y el hielo, crean una carga eléctrica, similar al efecto que ocurre al frotar un globo contra una tela.

En estas tormentas, las partículas con carga positiva tienden a acumularse en la parte superior de la nube, mientras que las negativas se agrupan en la parte inferior, generando un campo eléctrico inmenso, comparable a la fuerza de 100 millones de baterías AA. Cuando los electrones atraviesan este campo, son acelerados a velocidades extremadamente altas. Si colisionan con moléculas de aire, liberan más electrones, generando una reacción en cadena que eventualmente produce rayos gamma, antimateria y otras formas de radiación de alta energía, indica EFE.

Curiosamente, aviones que han volado cerca de tormentas han detectado un brillo tenue de radiación gamma proveniente de las nubes, lo que sugiere que estas tormentas tienen suficiente energía para generar una constante producción de radiación gamma, aunque algo impide que se manifieste en estallidos más violentos, como ocurre en una explosión.

Explorando las tormentas desde el aire

Para llevar a cabo este estudio, los investigadores usaron un avión especial de la NASA, el ER-2, un antiguo avión espía de la Guerra Fría, que puede volar a altitudes que duplican las de los aviones comerciales y cinco kilómetros por encima de la mayoría de las tormentas. Su velocidad y altura permitieron a los científicos aproximarse a las cimas de las nubes y recoger datos cruciales.

“Este avión nos dio la oportunidad de volar justo sobre la tormenta, cerca de la fuente de los rayos gamma”, explicó Nikolai Østgaard, líder del estudio e investigador en la Universidad de Bergen.

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El equipo encontró que estos fenómenos son mucho más frecuentes de lo esperado. En un mes de misiones sobre las tormentas tropicales al sur de Florida, realizaron 10 vuelos, y en 9 de ellos observaron emisiones de radiación gamma de bajo nivel.

Los investigadores creen que este tipo de radiación gamma, aunque moderada, funciona como un mecanismo regulador que limita la cantidad de energía acumulada dentro de las tormentas, similar a cómo el vapor en una olla limita la presión interna.

Además, durante estos vuelos, también detectaron explosiones cortas e intensas de radiación gamma que solían coincidir con descargas eléctricas. Esto sugiere que los relámpagos y los campos eléctricos intensos están impulsando a los electrones hacia una sobrecarga energética, lo que a su vez desencadena reacciones nucleares.

También observaron dos nuevos tipos de explosiones de radiación gamma que nunca se habían registrado: uno de ellos es increíblemente breve, con una duración menor a una milésima de segundo, y el otro ocurre en forma de una serie de pequeñas explosiones repetitivas que se suceden en menos de una décima de segundo.

Por último, los científicos señalan que aunque la radiación gamma podría ser peligrosa, sólo lo sería si alguien o algo estuviera extremadamente cerca de la fuente, una situación poco probable, ya que los aviones evitan volar en las zonas más activas de las tormentas debido a la alta turbulencia.

En datos

• Descubrimiento inesperado de la NASA: Los satélites diseñados para observar fenómenos astronómicos detectaron radiación gamma de alta energía generada por tormentas eléctricas terrestres, un hallazgo sorprendente en la década de 1990.
• Investigación con aviones espía: Un equipo internacional utilizó un avión espía U2 modificado por la NASA para sobrevolar tormentas eléctricas, permitiendo estudiar directamente la radiación gamma producida en su interior.
• Frecuencia y complejidad de las emisiones: Los científicos descubrieron que la producción de radiación gamma en las tormentas es más común de lo que se pensaba, revelando múltiples formas y mecanismos aún no completamente comprendidos.
• Nuevos tipos de explosiones gamma: Durante los vuelos, se observaron por primera vez dos nuevos tipos de explosiones de radiación gamma, una extremadamente breve y otra en forma de secuencias repetitivas, vinculadas a descargas eléctricas.