近距离观察发现风暴云会产生出奇特的伽马辐射

雷神和绿巨人的关系可能比我们想象的还要密切。 众所周知，雷暴会在大气中产生伽马射线，但一项新的研究发现，雷暴不仅比我们想象中发生得更频繁，而且更加诡异。

雷击携带了大量能量，但它们并不是风暴中能量最高的部分。 伽马射线也会产生，其爆发称为陆地伽马射线闪烁（TGF），可持续长达 100 微秒，随后会出现更长的余辉。

现有数据似乎表明 TGF 相对罕见，但以前的探测都是通过卫星进行的。 在一项新的研究中，科学家们利用美国宇航局的一架研究飞机进行了近距离观察。 研究小组配备了测量伽马射线、闪电和微波辐射的传感器，在加勒比海和中美洲的风暴云上空进行了 10 次飞行，高度为 20 千米（12.4 英里）--刚好在云顶之上。

在 10 次飞行中，研究小组观测到了 96 个 TGF，远远超出了预期。 重要的是，其中只有三四个亮度足以从太空中探测到，这就解释了为什么它们以前看起来如此罕见。

这个更接近的有利位置还揭示了太空探测器无法捕捉到的新型伽马射线发射。 它们由一系列脉冲组成，持续时间比TGF长约2500倍，因此被称为闪烁伽马射线闪烁（FGF）。 在 10 次飞行中的 5 次飞行中，一共探测到了 24 个 FGF，其中 17 个 FGF 之后很快出现了闪电活动。

在 10 次飞行中，有 9 次还探测到了第三种伽马射线。 这些伽马射线是一种低而缓慢的发光，有时能量会增加，从而产生TGF和FGF。 在一个案例中，研究小组探测到了一个面积超过 9000 平方公里（3475 平方英里）的雷云系统，它至少在飞行的三个小时中一直在发光。 研究小组无法确定在他们开始测量之前它已经发光了多长时间，也无法确定在他们着陆后它又持续了多长时间。

至于为什么会发生这种情况，似乎是暴风雨期间云层中的电活动产生了强大的电场，从而加速了电子等粒子。 当这些粒子与空气分子碰撞时，会引发一连串的其他碰撞，最终导致核反应。 这些核反应可以通过伽马射线探测到，甚至可以产生短暂的反物质光束。

关于风暴期间云层中发生的事情，我们还有很多不了解的地方，但新数据表明，这些伽马射线发光与闪电的发生之间可能存在因果关系。

这项研究发表在《Nature》杂志上的两项研究中。 研究小组在下面的视频中介绍了这项工作。