Mörka fluffiga åskmoln brännar inte bara dramatiska stormar, de producerar också några av de mest energiska ljusglimtarna på planeten - och lysande himmelskärmar kända som ultraljuds "alver." Nu har nya fynd målade en tydligare bild av vad som händer i tyst mellanrum av en stormig himmel.
Under lång tid har forskare letat efter gammastrålar i universums djupa veck. 1994, medan han tittade ut i rymden för att leta efter dessa signaler, råkade ett NASA-instrument råka upp gammastrålar som släpptes från någonstans närmare hemmet - jordiska åskmoln.
Dessa blixtar, de mest energiska naturfenomenen på vår planet, blev kända som terrestriska gammastrålar (TGF). De skapas när åskvädernas starka elektriska fält väcker upp atmosfäriska partiklar, som sedan avger strålning. Men man vet inte mycket om vad som orsakar detta fenomen med hög energi.
För att räkna ut detta analyserade en grupp forskare data från ett europeiskt rymdorganisationsinstrument som kallas Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) ombord på den internationella rymdstationen. ASIM är det första instrumentet som används för att upptäcka TGF: er, snarare än deras ännu ljusare doppelgängare ute i djupa rymden, säger Torsten Neubert, ASIM: s huvudforskare och huvudförfattare till en studie som publicerades 10 december i tidskriften Vetenskap.
Deras mätningar visade en mycket specifik händelseförlopp, som bara varade ett par millisekunder lång, under en blixtnedslag. Först upptäckte de en ökning av ljuset, vilket motsvarar födelsen av en blixtbult. Under den processen skapar ett moln både ett elektriskt fält och en ledare - en väg med joniserad luft. De upptäckte sedan en stor topp i röntgenstrålar och gammastrålar, som motsvarar TGF, och sedan en enorm optisk puls, berättade Neubert till Live Science.
Denna optiska puls reste upp från åsklodan till jonosfären, en region i atmosfären cirka 50 till 600 mil (80 till 1 000 kilometer) över jordens yta. Pulsen var "så kraftig att den upphetsade jonosfärens nedre region", vilket är ungefär 100 kilometer långt och brett, sa Neubert. Med andra ord, det upphetsade fria elektroner i jonosfären, som sedan började kollidera med neutralt kväve och sedan avge strålning.
Denna strålning definieras av ett annat väderfenomen, liknande auroras, kallade "alver", där millisekundslånga skurar av synligt ljus och ultraviolett strålning glöder i en expanderande ring runt en blixtnedslag. Dessa lysande himmelsvarelser är dock synliga endast med den mest känsliga utrustningen.
Före denna studie ansågs älvor vara relaterade till åskväder. Deras resultat tyder på att samma blixtar utlöser både TGF: er och alver, men det är inte klart om TGF: er har någon roll för att producera alverna, sa Neubert. Det är inte heller tydligt om TGF: er och alver händer varje gång blixtnedfallet, men det händer sannolikt mycket oftare än vi kan upptäcka, tillade han.
Ett annat nyligen konstaterat, publicerat 10 december i Journal of Geophysical Research Atmospheres, tyder på att TGF händer rätt före synlig blixt. Dessa lysande blixtar inträffar precis innan en puls av elektricitet skjuter genom det laddade molnet och blir en blixt, enligt ett uttalande. Båda dessa studier presenterades denna vecka på American Geophysical Unions årsmöte i San Francisco.
"En hel del saker händer inom rymdobservationer för blixtar," vissa för att övervaka vädret och andra för att förstå fenomenet, sa Neubert. "Samlade verkligen magnifika par år som kommer upp."
