Când fulgerele se ciocnesc: Explozia invizibilă care cutremură cerul

Pare scenariul unui film SF, dar este cât se poate de real: două fulgere s-au ciocnit, iar impactul a declanșat o explozie invizibilă de radiație, de un milion de ori mai puternică decât o descărcare electrică obișnuită. Acest fenomen spectaculos, cunoscut sub numele de fulger întunecat sau dark lightning, a fost surprins pentru prima oară de o echipă de cercetători din Japonia. Momentul marchează o descoperire istorică în înțelegerea modului în care se formează razele gamma în norii de furtună de pe Pământ — un proces pe care oamenii de știință îl încearcă să-l decodeze de aproape trei decenii.

Descoperirea a fost realizată cu ajutorul unui sistem sofisticat de senzori amplasați strategic lângă turnuri TV, puncte vulnerabile în fața descărcărilor electrice. Impactul a fost rapid și violent, dar suficient pentru a genera o explozie de raze gamma terestre, fenomen care până acum fusese observat doar din satelit, și niciodată sincronizat cu un fulger vizibil.

Furtuni cu încărcătură cosmică: cum se formează razele gamma în nori

Când te gândești la o furtună, probabil îți imaginezi nori grei, ploaie torențială și fulgere care brăzdează cerul. Însă realitatea este mult mai complexă. Norii de furtună nu sunt doar un spectacol electric și acvatic, ci și veritabile acceleratoare de particule, similare cu cele folosite în laboratoare de fizică nucleară. Aici, electronii sunt accelerați până aproape de viteza luminii, iar când se ciocnesc cu moleculele de aer, rezultatul este o explozie de radiație gamma.

Imagine de Yuuki Wada, Universitatea Osaka

Fenomenul, cunoscut științific drept terrestrial gamma-ray flashes (TGF), a fost descoperit în urmă cu aproape 30 de ani, dar niciodată legat clar de un fulger anume — până acum. În noul studiu publicat în Science Advances, cercetătorii au reușit, pentru prima dată, să capteze un astfel de eveniment la nivelul solului și să îl coreleze cu precizie cu un fulger.

Ce este fascinant la acest tip de explozie este caracterul său extrem de efemer. În cazul observat de echipa de la Universitatea din Osaka, fulgerul s-a împărțit în două arcuri: unul a coborât spre un turn TV, iar celălalt s-a ridicat din vârful acestuia pentru a-l întâlni. La doar 31 de microsecunde înainte de coliziune, senzorii au înregistrat explozia gamma, care a durat nu mai mult de 20 de microsecunde. Practic, o fracțiune de secundă care a scris istorie în fizica atmosferică.

De ce se numesc aceste explozii fulgere întunecate? Pentru că nu le poți vedea cu ochiul liber. Spre deosebire de fulgerele obișnuite, aceste raze gamma nu emit lumină vizibilă și nu provoacă zgomot. Ele sunt silențioase, rapide și periculoase — deși, din fericire, cantitatea de radiație este prea mică pentru a afecta sănătatea oamenilor de la sol.

Majoritatea acestor TGF-uri au fost detectate de sateliți aflați în orbită, ceea ce oferă o perspectivă limitată. Observarea de la sol, așa cum s-a reușit acum, permite o înțelegere mult mai detaliată a mecanismului. Conform coordonatorului studiului, Yuuki Wada, provocarea majoră este că apariția unui TGF este extrem de rară — apare o singură dată la aproximativ o mie de descărcări electrice.

Dar când apare, oferă o fereastră către un proces fizic excepțional: transformarea norilor de furtună în coliziuni de particule de mare energie, capabile să genereze nu doar radiații gamma, ci, în unele cazuri, chiar și antimaterie. Da, ai citit bine — aceeași antimaterie din teoriile cosmologice și romanele SF.

De ce contează: o nouă frontieră în știința furtunilor

Acest tip de descoperire deschide drumul către o nouă eră în meteorologie și fizica atmosferică. În primul rând, demonstrează că fenomenele terestre pot imita procese cosmice extrem de energetice, cum sunt exploziile de tip supernovă. În al doilea rând, aduce în prim-plan riscurile invizibile asociate furtunilor: dacă razele gamma pot fi generate de norii de furtună, ce alte tipuri de radiații sau particule se formează și ce impact pot avea asupra echipamentelor sau aviației?

Cercetarea aduce și un semnal de alarmă în privința tehnologiei de observare. Majoritatea sistemelor actuale nu sunt capabile să detecteze aceste evenimente rapide și invizibile. Este nevoie de investiții serioase în senzori de mare viteză, detectoare de radiație și sisteme de analiză în timp real pentru a urmări aceste fulgere fantomă care scapă privirii omului.

Dacă ești pasionat de știință, atmosferă sau doar vrei să înțelegi mai bine ce se întâmplă deasupra capului tău în timpul unei furtuni, acest tip de descoperire e o lecție fascinantă despre cât de puțin știm, de fapt, despre lumea în care trăim. Și despre cum, uneori, fulgerele cele mai puternice nu sunt cele care luminează cerul, ci cele care rămân invizibile.