美国国家航空航天局的U-2侦察机在90%的雷暴中发现了伽马射线
飞行员有时可以看到雷暴云中的伽马辐射发光。来源：Deposit Photos
（蜘蛛网eeook.com）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：雷暴会产生大量的风、雨和闪电，但许多人不一定意识到另一种常见的副产品：伽马辐射。然而，由于美国国家航空航天局对一架旧的U-2间谍飞机进行了创造性的改装，研究人员终于能够对地球上每天发生的这些微秒级的放射性能量爆发进行直接分析。现在，10月3日发表在《自然》杂志上的两项新研究提供了其中一些最新发现，它们表明放射性风暴一直在发生。
20世纪90年代，美国国家航空航天局（NASA）设计用于研究超新星和其他高能宇宙体的卫星在雷暴中意外探测到伽马射线，并在其正下方记录了一些目标对象的迹象。从那时起，研究人员就尽可能多地使用这些没有专门针对闪电校准的卫星和设备进行研究。
即便如此，辐射产生背后的机制也逐渐成为人们关注的焦点：随着雷暴的发展，风吹的水滴、冰和冰雹混合在一起，产生类似于静电的电荷。当带负电荷的离子向下移动时，带正电荷的离子会移动到风暴的顶部，形成一个电场——专家们将其与1亿节AA电池的功率进行了比较。包括电子在内的带电粒子在这个新产生的场中加速，通常足够快，可以从空气分子中敲出额外的电子。这些相互作用然后滚雪球，最终产生足够的能量，产生毫秒级的伽马射线、反物质和其他辐射粒子爆炸。
这种伽马辐射非常普遍，飞行员甚至记录了风暴云中微弱的光芒。尽管如此，未知因素似乎阻止了它们产生爆炸性反应。
杜克大学威廉·H·杨杰出工程教授、这两项研究的合著者史蒂夫·卡默在周三的一份声明中说：“一些飞机活动试图弄清楚这些现象是否普遍，但结果喜忧参半，在美国的几次活动根本没有发现任何伽马辐射。”。
美国国家航空航天局阿姆斯特朗飞行研究中心的ER-2飞机在佛罗里达州和加勒比海海岸线上空的雷雨云高度上空飞行，收集有关闪电和地面伽马射线闪光的数据。图片来源：NASA/Kirt Stallings
但在多年依赖变通方法后，美国国家航空航天局最近向Cummer及其同事提供了一架增强型U-2飞机，现在称为ER-2高空机载科学飞机。这架冷战时期的侦察机能够以475英里/小时的速度上升到72000英尺的高度，非常适合在远距离飞行以观测多场伽马辐射雷暴。一旦配备了正确的观测工具，像Cummer这样的专家希望NASA的ER-2变体能够“一劳永逸地解决这些问题”
结果甚至让他和他的同事都感到惊讶。
Cummer解释说：“雷暴中发生的事情比我们想象的要多得多。”。“事实证明，基本上所有的大雷暴都会整天以多种不同的形式产生伽马射线。”
在一个多月的时间里，在佛罗里达州南部热带地区的风暴上空进行了10次飞行，其中9次包含了比研究人员假设的更具动态性的伽马辐射。
卑尔根大学物理学教授、该研究的合著者Martino Marisaldi周三表示：“（它）在模式和行为上都类似于一个巨大的伽马发光沸腾锅。”。
美国国家航空航天局的ER-2飞机是一架改装的U-2间谍飞机，用于研究高空雷暴。图片来源：美国国家航空航天局/卡拉·托马斯
许多确认的目击事件与30多年前美国国家航空航天局卫星首次看到的情况一致，几乎总是与活跃的闪电同时发生。这意味着闪电很可能是伽马射线产生的主要诱因，它通过增压已经存在的电场的高能电子。但其他记录产生了全新的发现。
根据研究小组的说法，雷暴中至少会发生另外两种类型的短伽马爆发——一种持续时间不到千分之一秒，另一种在大约十分之一秒内形成大约10次单独的爆发。对于Cummer来说，这些是“最有趣”的发现。
他说：“它们似乎与闪电的发展无关。它们以某种方式自发出现。”他补充说，一些数据表明，伽马暴可能与引发闪电的某些雷暴过程有关。然而，他说，就目前而言，这些过程“对科学家来说仍然是个谜”
这些和其他未解决的风暴现象的答案可能有一天会通过额外的ER-2飞行在富含伽马射线的风暴之上。在那之前，Cummer强调，没有人需要担心头顶上方的伽马辐射“沸腾锅”的扩散。
他说：“如果你发现自己（在雷暴中）在那里，辐射将是你的最小问题。”
