Onderzoekers ontdekten met behulp van een omgebouwd spionagevliegtuig dat tropisch onweer radioactiever is dan gedacht.

Er gebeurt van alles tijdens een onweersbui. Niet alleen vinden er om de haverklap elektrische ontladingen, in de vorm van bliksem en donder, plaats. Maar ook gammaflitsen zijn er aan de orde van de dag. Althans, in de grote onweersstormen van de tropen. Zo concluderen wetenschappers van onder meer NASA en Duke University in twee publicaties in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Lees ook:

• Kan blikseminslag een passagiersvliegtuig laten neerstorten?
• Vulkaanuitbarsting bij Tonga produceerde heftigste bliksemstorm ooit
• Oorsprong van ‘dakloze’ gammaflitsen ontdekt

Gammaflitsen vanaf de aarde

In de jaren 90 lanceerde de NASA speciale satellieten om zogenoemde gammaflitsen ver in het heelal te spotten. Wetenschappers keken verbaasd op toen ze in plaats daarvan uitbarstingen van gammastraling oppikten vanaf de aarde zelf. Wat was daar aan de hand?

Al snel werd de bron van de radioactiviteit gevonden: tropische onweerswolken. Lang werd gedacht dat deze gammaflitsen slechts af en toe voorkomen en dat de uitbarstingen die werden opgepikt gewoon toeval waren. In het nieuwste en veel uitgebreidere onderzoek naar het fenomeen blijkt nu dus dat de gammaflitsen helemaal niet zo zeldzaam zijn.

Ladingsverschil

De natuurkunde achter het ontstaan van gammastraling in onweerswolken is overigens al langer bekend. In zo’n wolk ontstaat een onstuimig mengsel van waterdruppels, hagelstenen en stukjes ijs. Die mengselmoes leidt tot een opbouwende statische elektriciteit. Ongeveer zoals een ballon waarmee je over je haar wrijft.

De positief geladen deeltjes belanden vervolgens boven in de wolk, terwijl de negatieve deeltjes naar de onderkant zakken. Daardoor ontstaat een enorm ladingsverschil tussen de twee kanten van de wolk. Dit elektrische veld is zo sterk als 100 miljoen AA-batterijen aan elkaar geschakeld.

Wolk als deeltjesversneller

Wanneer zich andere geladen deeltjes, voornamelijk elektronen, in dat sterke veld begeven, dan worden ze tot enorme snelheid gedreven. De wolk dient dus als een soort enorme deeltjesversneller. Vervolgens duurt het een fractie van een seconde voordat zo’n elektron op een luchtmolecuul botst. Daarbij komen meer elektronen vrij.

Je krijgt dan een lawine van elektronen die ook weer gaan botsen. Uiteindelijk krijgen de elektronen zo’n grote energie dat er kernreacties op gang komen. En daarbij ontstaan die gammaflitsen, antimaterie en andere exotische vormen van straling.

Spionagevliegtuig

Het huidige onderzoeksteam, onder leiding van natuurkundige Steve Cummer, besloot een oud Lockheed U2-spionagevliegtuig uit de koude oorlog uit te rusten met de nieuwste apparatuur op het gebied van gammadetectie. Het vliegtuig is in staat tweemaal zo hoog (zo’n 20 kilometer boven de aarde) te vliegen als eerdere onderzoeksvliegtuigen en kon daardoor dicht bij de bron van de gammastraling komen.

Die aanpak bleek een succes, want in maar liefst negen van de tien onderzochte tropische onweersstormen in een maand tijd waren gamma-uitbarstingen aan de orde van de dag. Niet alleen de korte energierijke gammaflitsen, maar ook een variant die door eerdere onderzoekers werd omschreven als het ‘sudderen van gammastraling’.  

Zij konden de vage schijnbaar stationaire gloed toen niet goed plaatsen. Cummer en zijn team ontdekten dat de gloed helemaal niet stil hing, maar zeer dynamisch was. Het bleek eerder een gamma-gloeiende borrelende ‘kookpot’, zowel in patroon als in gedrag.

Ultrakort en een hele reeks

Naast deze ‘kookpotten’ zagen de onderzoekers nog twee andere soorten gamma-uitbarstingen, die nog nooit eerder waren waargenomen. Een ultrakorte flits die slechts een duizendste van een seconde duurde, en een hele reeks van wel tien uitbarstingen achter elkaar.

Hoe al deze verschillende soorten gamma-uitbarstingen precies ontstaan en op welke manier ze samenhangen met de ‘gewone’ elektrische bliksemontladingen, weet het team nog niet. Daarvoor is meer onderzoek nodig.

Ben je een keer op vakantie in de tropen, dan hoef je overigens niet bang te zijn voor de radioactiviteit van onweerswolken. Het is enkel gevaarlijk als je direct naast de bron staat en die is hoog in de wolk. Een vliegtuig zal daar nooit komen.

Bronnen: Nature, Duke University via EurekAlert!

Beeld: Pixabay

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!