Descubren que muchas tormentas eléctricas generan nubes radiactivas

Sorprendidos al principio, los científicos no tardaron demasiado tiempo en localizar la única fuente posible de esas partículas radiactivas: las tormentas eléctricas. Sin embargo, los satélites que las detectaban no estaban construidos para encontrar rayos gamma 'aquí abajo', y las detecciones solo eran posibles en contadas ocasiones. Lo cual dejaba abierta una importante cuestión: ¿Todas las tormentas eléctricas generan rayos gamma o el fenómeno sucede solo en determinadas ocasiones?

Tras largos años conformándose con medios que no eran idóneos para la tarea, un grupo de científicos ha tenido ahora, por fin, la oportunidad de utilizar un avión espía U2, adquirido y adaptado especialmente por la NASA, para hacerlo volar sobre varios sistemas tormentosos y observar el fenómeno al detalle. De este modo, el equipo descubrió que la radiación gamma producida en las tormentas es mucho más común de lo que se pensaba y que la dinámica que crea la radiación encierra, además, todo un tesoro de misterios aún por resolver. Los resultados de este importante trabajo se acaban de publicar en dos artículos en 'Nature'.

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María José Errázuriz | Corresponsal en Santiago de Chile

«En las tormentas -explica Steve Cummer, de la Universidad de Duke y coautor de ambos artículos- suceden muchas más cosas de las que jamás imaginamos. Resulta que, básicamente, todas las grandes tormentas generan rayos gamma durante todo el día y de muchas formas diferentes».

La física que explica el modo en que una tormenta eléctrica puede generar destellos gamma de alta energía no es un misterio. A medida que las tormentas se desarrollan, las corrientes de aire impulsan las gotas de agua, el granizo y el hielo en una mezcla que crea una carga eléctrica muy parecida a la que se genera al frotar un globo contra la camisa. Las partículas cargadas positivamente terminan en la parte superior de la tormenta, mientras que las partículas cargadas negativamente caen al fondo, creando un enorme campo eléctrico que puede ser tan fuerte como 100 millones de baterías AA conectadas una detrás de otra.

Cuando otras partículas con carga eléctrica, como los electrones, se encuentran en un campo tan fuerte, se aceleran, y si lo hacen hasta alcanzar velocidades lo suficientemente elevadas y chocan con una molécula de aire, desprenden más electrones de alta energía. Empieza así un proceso en cascada que culmina cuando las múltiples colisiones tienen ya la suficiente energía como para dar lugar a reacciones nucleares, produciendo destellos extremadamente fuertes y rápidos de rayos gamma, antimateria y otras formas de radiación.

Pero ese no es el final de la historia de la radiación gamma de las tormentas. Los aviones que vuelan cerca de tormentas eléctricas también han visto, en ocasiones, un tenue resplandor de radiación gamma procedente de las nubes. Estas tormentas parecen tener suficiente energía para producir un nivel bajo de radiación gamma, pero sin llegar a que se produzcan emisiones explosivas.

«Algunas campañas aéreas -dice Cummer- intentaron determinar si estos fenómenos eran comunes o no, pero hubo resultados mixtos, y varias campañas en Estados Unidos no encontraron ninguna radiación gamma. Nuestro proyecto ha sido diseñado para abordar estas preguntas de una vez por todas».

Para ello, los investigadores lograron que se les concediera el uso de un avión científico ER-2, de la NASA. Básicamente, se trata de uno de los viejos aviones espía U2 que se usaron en la guerra fría, pero modernizado por la agencia espacial y equipado para misiones científicas a gran altitud. El avión, en efecto, es capaz de volar dos veces más alto que los vuelos comerciales, y varios km por encima de la mayoría de las tormentas. A la vez, es extremadamente rápido, lo que brinda al equipo la posibilidad de elegir con exactitud las tormentas con más probabilidades de producir resultados.

«El avión ER-2 -asegura Nikolai Østgaard, de la universidad noruega de Bergen e investigador principal del proyecto- es la plataforma definitiva para la observación de rayos gamma procedentes de nubes de tormenta. A 20 km de altura, podemos volar directamente sobre la cima de la nube, lo más cerca posible de la fuente de rayos gamma».

Durante un mes, el ER-2 realizó 10 vuelos sobre grandes tormentas en los trópicos del sur de Florida, y en 9 de ellos los investigadores observaron todo un hervidero de radiación gamma, que además resultó ser más dinámica de lo esperado.

«La dinámica de las nubes de tormenta con brillo gamma -explica por su parte el coautor Marino Marisaldo, también de la Universidad de Bergen- contradice claramente la imagen anterior casi estacionaria que teníamos de los resplandores, y más bien se parece a la de una enorme olla hirviendo con brillo gamma, tanto en patrón como en comportamiento».

Dado el tamaño de una tormenta típica en los trópicos, mucho mayor que en otras latitudes, los resultados sugieren que más de la mitad de ellas son radiactivas. Los investigadores postulan que esta producción de bajo nivel de radiación gamma actúa de forma similar al vapor que sale de una olla de agua y limita la cantidad de energía que se puede acumular en su interior.

Pero aún había más. El entusiasmo de los investigadores se disparó al ver numerosos ejemplos de explosiones intensas y de corta duración de radiación gamma procedentes de las mismas tormentas. Algunas de ellas eran exactamente iguales a las detectadas originalmente por los satélites de la NASA. Y ocurrían casi siempre al mismo tiempo que una descarga de rayo activa. Lo cual sugiere que el gran campo eléctrico creado por los rayos probablemente esté sobrealimentando los electrones ya de por sí muy energéticos, permitiéndoles crear reacciones nucleares de alta energía.

También se registraron por lo menos otros dos tipos de explosiones cortas de radiación gamma nunca observadas anteriormente. Un tipo increíblemente corto, menos de una milésima de segundo, y el otro una secuencia de aproximadamente 10 ráfagas individuales que se repiten en el transcurso de aproximadamente una décima de segundo.

«Esas dos nuevas formas de radiación gamma -afirma Cummer- son las que encuentro más interesantes, porque no parecen estar asociadas al desarrollo de relámpagos. De alguna manera, surgen espontáneamente. Hay indicios en los datos de que en realidad pueden estar relacionadas con los procesos que inician los relámpagos, que todavía son un misterio para los científicos».

A pesar de ello, bromea el investigador, no debemos preocuparnos por la posibilidad de que podamos convertirnos en el increíble Hulk debido a toda esa radiación gamma. De hecho, sólo sería peligrosa si alguien estuviera cerca de la fuente de origen.

«La radiación -concluye Cummer- sería el menor de tus problemas si te encontraras allí. Los aviones evitan volar en núcleos de tormentas activas debido a las extremas turbulencias y vientos. Incluso sabiendo lo que sabemos ahora, no me preocupo más que antes a la hora de volar».