Nature: физики выявили смертельное гамма-излучение в грозовых облаках

Группа физиков из семи стран, проанализировав данные, собранные во время полетов над Карибским морем и Центральной Америкой в июле 2023 года, сделала удивительное открытие: они выявили новый тип гамма-излучения* в грозовых облаках — мерцающие гамма-вспышки. Эти исследования, результаты которых опубликованы на портале Nature, проливают свет на неизвестные ранее процессы, происходящие в атмосфере во время гроз.

До сих пор ученым были известны два типа гамма-излучения, связанных с грозами: мощные наземные гамма-вспышки (TGF) и более слабое гамма-свечение, которое фиксировалось в течение относительно короткого времени. Однако физики предполагали, что может существовать промежуточный тип, который долгое время ускользал от наблюдений. Открытие мерцающих гамма-вспышек стало подтверждением этой гипотезы.

Для того чтобы обнаружить это явление, ученые оснастили самолет-обсерваторию ALOFT передовыми детекторами гамма-излучения и гамма-спектрометрами, настроенными на фиксацию коротких, но интенсивных гамма-импульсов. Во время полетов над грозовыми фронтами Карибского региона ученым удалось зафиксировать 24 мерцающие гамма-вспышки, которые длились от нескольких десятков до сотен миллисекунд. Эти вспышки состояли из серии импульсов с частотой 1–20 миллисекунд, что является уникальной особенностью данного типа излучения.

Вторая группа исследователей, возглавляемая Мартино Марисальди, обнаружила, что гамма-свечение, сопровождающее грозовые облака, может длиться несколько часов и распространяться на площадь в тысячи квадратных километров. Это значительно превосходит ранее зафиксированные показатели, когда продолжительность свечения составляла всего 40 минут, а интенсивность превышала естественный фон лишь на два процента. Теперь же ученые наблюдали, как гамма-излучение в отдельных случаях превышало фон в 10-30 раз.

Результаты этих исследований позволят глубже понять механизмы формирования гамма-излучения в грозовых облаках, а также помогут разгадать роль гамма-вспышек в процессе образования молний. Это открытие может иметь значительные последствия для дальнейших исследований молниевых явлений и космической погоды.

*Гамма-излучение само по себе представляет опасность для живых организмов, так как обладает высокой энергией и способно проникать через различные материалы, в том числе ткани тела. Это излучение может повреждать клетки, вызывать мутации ДНК и повышать риск возникновения раковых заболеваний при достаточно высоких дозах.

Однако в контексте гамма-излучения, связанного с грозовыми облаками, риски для людей минимальны. Дело в том, что такие гамма-вспышки происходят на больших высотах в атмосфере, и их интенсивность быстро снижается с расстоянием. К тому же продолжительность этих вспышек весьма коротка, что снижает вероятность их воздействия на землю.

В целом, гамма-излучение в атмосфере, возникающее во время гроз, вряд ли представляет серьезную угрозу для людей, находящихся на земле, хотя его изучение важно для понимания молниевых явлений и взаимодействия космических лучей с атмосферой.