在那個(gè)六月的下午，本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin)把風(fēng)箏放飛到雷雨中，已經(jīng)過去了272年，科學(xué)家們?nèi)匀徊荒芡耆_定閃電是如何形成的。

“我認(rèn)為每個(gè)人都認(rèn)為我們很久以前就發(fā)現(xiàn)了閃電，”新罕布什爾大學(xué)的物理學(xué)家約瑟夫·德懷爾告訴美國宇航局的詹姆斯·賴爾登?！暗@是一個(gè)被忽視的區(qū)域……我們不知道我們頭頂上的云層里發(fā)生了什么?！?/p>

據(jù)《新聞周刊》的湯姆·豪沃思報(bào)道，部分原因在于雷雨云中的電場(chǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于引發(fā)火花所需的電場(chǎng)。去年，研究人員將富蘭克林風(fēng)箏的升級(jí)版——一架經(jīng)過改裝的冷戰(zhàn)時(shí)期U-2間諜飛機(jī)——放飛到風(fēng)暴中，希望最終能揭開閃電之謎的真相。在本周發(fā)表在《自然》雜志上的兩項(xiàng)研究中，科學(xué)家們描述了一種新的能量形式，可能有助于解答這個(gè)問題。

與NASA一起研究雷暴 打開我們的ER-2飛機(jī)監(jiān)視

飛機(jī)上的敏感儀器探測(cè)到加勒比海和中美洲上空的風(fēng)暴中產(chǎn)生的數(shù)百種伽馬射線。伽馬射線是一種比x射線能量更高的輻射，它們形成于極端的宇宙環(huán)境中，比如黑洞周圍。

科學(xué)家們之前在雷暴中探測(cè)到兩種類型的伽馬射線發(fā)射。其中一種被稱為伽馬射線輝光，它是一種暗淡、持久的現(xiàn)象，可以持續(xù)數(shù)秒甚至數(shù)分鐘。然后是地面伽瑪射線閃光(簡稱TGF)，它的亮度足以從太空中看到，而且非常短暫，持續(xù)時(shí)間不到一毫秒。

這項(xiàng)新研究的合著者、挪威卑爾根大學(xué)的高能大氣物理學(xué)家Martino Marisaldi告訴《自然新聞》的Elizabeth Gibney，這兩種事件以前很少被觀察到。但通過他們的間諜飛機(jī)和專門的探測(cè)器，“我們發(fā)現(xiàn)，在這些熱帶風(fēng)暴上空，它們真的很常見，”他補(bǔ)充說。

事實(shí)上，研究人員在飛機(jī)的10次飛行中有9次觀察到伽馬射線發(fā)光，并報(bào)告說這些現(xiàn)象持續(xù)的時(shí)間比預(yù)期的要長得多，持續(xù)了好幾個(gè)小時(shí)，覆蓋了數(shù)千平方公里。這些光芒在天空中擴(kuò)散時(shí)也會(huì)變亮或變暗，形成動(dòng)態(tài)的輻射顯示。

“大風(fēng)暴正在醞釀。這就像一個(gè)沸騰的鍋，”卑爾根大學(xué)的物理學(xué)家尼古拉?stgaard對(duì)科學(xué)新聞的艾米麗·科諾弗說。

令人驚訝的是，研究小組還發(fā)現(xiàn)了一種從未見過的伽馬射線，他們稱之為閃爍的伽馬射線閃光。這些新的事件從發(fā)光中發(fā)出脈沖，持續(xù)時(shí)間長達(dá)250毫秒。閃爍的閃光可能是發(fā)光和tgf之間缺失的一環(huán)，它們可能對(duì)雷擊的形成很重要。

科學(xué)家們認(rèn)為，當(dāng)電子加速穿過云層中的強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，伽馬射線就會(huì)在雷暴中出現(xiàn)。電子與其他粒子碰撞，在級(jí)聯(lián)過程中產(chǎn)生更多的電子。如果這個(gè)級(jí)聯(lián)中的電子撞上空氣分子，就會(huì)產(chǎn)生伽馬射線。但研究人員仍在研究不同類型的伽馬射線發(fā)射形成的原因，它們之間的關(guān)系，以及它們與閃電的關(guān)系。

新觀測(cè)到的閃爍的伽馬射線閃光提供了線索。除了彌補(bǔ)短的tgf和長發(fā)光之間的差距之外，閃爍的閃光往往緊隨其后的是閃電。

這些新研究的發(fā)現(xiàn)將鼓勵(lì)其他科學(xué)家繼續(xù)在大風(fēng)暴云中尋找答案，日本理研白壁實(shí)驗(yàn)室的天體物理學(xué)家Teruaki Enoto對(duì)《自然新聞》說，他沒有參與這項(xiàng)工作。他補(bǔ)充道:“這是團(tuán)隊(duì)的榮譽(yù)。

隨著對(duì)這些神秘的電子和伽馬射線事件的更多觀察，科學(xué)家們希望更接近于理解閃電形成的原因。

Marisaldi告訴《新聞周刊》:“地球上每秒有45次閃電，任何時(shí)候都有超過2000次雷暴?！薄拔艺J(rèn)為重要的是要了解那里發(fā)生了什么，而不僅僅是被動(dòng)的接受者?！?/p>