哥伦比亚圣玛尔塔机场附近，热带雷暴伴闪电。图片来源：奥斯卡·范德维德
（神秘的地球）据美国国家航空航天局（詹姆斯·里奥登）：雷雨云不仅仅是雨和闪电。随着可见光的发射，雷云可以产生强烈的伽马射线爆发，这是最具能量的光形式，持续百万分之一秒。云层也可以一次用伽马射线稳定地发光几秒钟到几分钟。
使用美国国家航空航天局机载平台的研究人员现在发现了一种新型的伽马射线发射，其持续时间比稳定发光短，比微秒爆发长。他们称之为闪烁的伽马射线闪光。这一发现填补了科学家对雷云辐射理解中的一个缺失环节，并为产生闪电的机制提供了新的见解。反过来，这些见解可能会为人们、飞机和航天器带来更准确的雷击风险估计。
挪威卑尔根大学的研究人员与美国国家航空航天局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心、位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的科学家、美国海军研究实验室以及美国、墨西哥、哥伦比亚和欧洲的多所大学合作，领导了这项研究。10月2日发表在《自然》杂志上的两篇论文描述了这一发现。
国际研究小组在美国国家航空航天局ER-2研究飞机上飞行一组探测器时发现了这一发现。2023年7月，ER-2从佛罗里达州坦帕市的麦克迪尔空军基地出发，进行了10次飞行。这架飞机在加勒比海和中美洲的热带雷云上空几英里处飞行了8字形飞行模式，提供了前所未有的云活动视图。
科学有效载荷是为Fly's Eye地球静止闪电测绘模拟器和地面伽马射线闪光（ALOFT）活动的机载闪电观测台开发的。有效载荷中的仪器包括气象雷达以及用于测量伽马射线、闪电和云层微波辐射的多个传感器。
美国国家航空航天局的高空飞行ER-2飞机携带仪器，这是这位艺术家对ALOFT任务的印象，该任务记录了雷云中的伽马射线（图示为紫色）。图片来源：/NASA/ALOFT团队
研究人员曾希望ALOFT仪器能够观测到被称为地面伽马射线闪光（TGF）的快速辐射爆发。这些闪光于1992年由美国国家航空航天局的康普顿伽马射线天文台航天器首次发现，伴随着一些雷击，持续时间只有百万分之一秒。尽管它们的强度很高，并且与可见闪电有关，但在之前的基于飞机的研究中很少发现TGF。
卑尔根大学空间物理学家、首席研究员尼古拉·斯特加德说：“我在ALOFT活动之前参加了一个会议。他们问我：‘你会看到多少TGF？’我说：‘要么我们看到零，要么我们会看到很多。’然后我们碰巧看到了130。”
然而，闪烁的伽马射线闪光完全出乎意料。
卑尔根大学空间物理学家、联合首席研究员马蒂诺·马里萨尔迪说：“从太空几乎不可能探测到它们。”。“但是当你在20公里（12.5英里）的高空飞行时，你离得很近，你会看到它们。”研究小组发现了25种以上的新闪光，每次持续50到200毫秒。
新罕布什尔大学物理学家Joseph Dwyer没有参与这项研究，他说，大量的快速爆发和中等持续时间闪电的发现可能是十年或更长时间内最重要的雷云发现之一。“他们告诉我们雷暴是如何工作的，这非常重要，因为雷暴产生的闪电会伤害和杀死很多人。”
更广泛地说，德怀尔说，他对推进气象学领域的前景感到兴奋。他说：“我认为每个人都认为我们很久以前就发现了闪电，但这是一个被忽视的领域……我们不知道头顶上方的云层内部发生了什么。”闪烁的伽马射线闪光的发现可能为科学家了解雷云动力学提供了关键线索。
该研究的项目科学家、阿拉巴马州亨茨维尔美国国家航空航天局马歇尔航天飞行中心的Timothy Lang表示，转向基于飞机的仪器而不是卫星确保了研究资金的巨大回报。
他说：“如果我们得到一个闪光，我们会欣喜若狂——我们得到了100多个闪光。”。这项研究可能会使我们对雷暴和雷暴辐射的理解取得重大进展。“这表明，如果你有正确的问题，并且愿意承担一点风险，你可以获得巨大的回报。”
詹姆斯·里奥登
美国国家航空航天局地球科学新闻组
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