Bergensforskere avdekker lynets hemmeligheter

De nye resultatene, som avdekker at gammastråling fra tordenskyer er mye mer kompleks og dynamisk enn hva man tidligere har trodd, er avgjørende til å forstå hvordan naturfenomenet lyn utspiller seg.

Det er kun knappe tre tiår siden forskerverdenen oppdaget at den mest energirike delen av det elektromagnetiske spekteret, gammastråling, kan oppstå i forbindelse med tordenstormer. Siden da har forskere tilknyttet Romfysikkgruppen ved Universitetet i Bergen (UiB) spilt en nøkkelrolle i å utforske dette naturfenomenet nærmere.

Sommeren 2023 gjennomførte forskere fra UiB en flykampanje i Sentral-Amerika og det karibiske hav, hvor man fløy NASAs forskningsfly ER-2 i 20 kilometers høyde rett over tordenstormer. Dette gjorde at måleinstrumentene kunne observere gammastrålingen fra uværet på tettest mulig hold, noe som gav en unik detaljrikdom.

Har funnet den savnede brikken i puslespillet
Nå er alle analyser gjennomført, og resultatene som presenteres i dagens Nature «vil vekke enorm oppsikt», kan en entusiastisk Professor Nikolai Østgaard ved UiB fortelle:

– Tidligere har vi kjent til to ulike former for gammastråling. Den ene er den vi kaller for jordiske gammaglimt (TGFs) og som karakteriseres ved høy intensitet og kort tidsskala på noen få hundre mikrosekund eller mindre. Den andre er kjent som gamma-glødende tordenskyer – den er mindre intens enn TGFs men kan vare i flere minutter eller endatil timer.

I artikkelen Østgaard et al.  [2024] kan forskerne i dag rapportere om at de har observert et tredje gammastrålingsfenomen som de kaller for «Flakkende gammaglimt» (FGFs). Dette tredje fenomenet har i seg enkelte særtrekk fra begge de to andre fenomenene, samtidig som FGFs avdekker sine særegenheter.

– Det mest bemerkelsesverdige er kanskje det faktum at FGFs er gammastrålingspulser som ikke viser noen sammenheng med andre synlige signaler eller radiosignaler, sier Østgaard.

Han forklarer: 

– FGFs kan vise seg å være den savnede brikken i puslespillet til å forstå hvordan dannelsen av lyn og produksjonen av gammastråling henger sammen. 

Dagens Nature inneholder også artikkelen til Marisaldi et al. [2024], hvor Professor Martino Marisaldi ved UiB og hans medforfattere undersøker nærmere dette gammastrålingsfenomenet man tidligere har kjent som gamma-glødende tordensky. Og i motsetning til hva forskerverdenen har ment til nå, kan Marisaldi et al. [2024] vise at tropiske tordenstormer vanligvis vil sende ut gammastråling i flere timer og over områder som strekker seg over flere tusen kvadratkilometer.

– Den omfattende dynamikken til gammaglødende tordenskyer står i skarp kontrast til det mer rolige og stasjonære bildet man tidligere har forestilt seg, sier professor Martino Marisaldi.

– De nye observasjonene vil kunne få betydelig innvirkning når man prøver å modellere fysikken i jordens atmosfære.

ALOFT-kampanjen
De banebrytende resultatene til Østgaard et al. [2024] og Marisaldi et al. [2024] bygger på målinger som ble utført under en flykampanje med navn ALOFT (Airborne Lightning Observatory for FEGS and TGFs).

ALOFT har vært et samarbeid mellom NASA og Universitetet i Bergen, hvor man sommeren 2023 gjennomførte 10 flygninger med NASAs forskningsfly ER-2. Fra MacDill Air Force Base i Florida, USA, reiste man over tordenstormer i Mexico, El Salvador, Nicaragua og Florida.

ER-2 flyet var utstyrt med 4 gammadetektorer utviklet ved UiB, kamera og en rekke fotometre i mange bølgelengdeområder, elektriske felt-målere og radarer fra amerikanske grupper som deltok i kampanjen. Alle instrumentene var plassert i vingene og i selve flykroppen.

ALOFT-kampanjen har vært et samarbeid mellom NASA og Universitetet i Bergen. Den har vært finansiert av forskningsmidler fra Norges Forskningsråd og ledet av Professor Nikolai Østgaard, professor Martino Marisaldi (begge fra UiB), Timothy Lang (Marshall Space Flight Center, NASA) og Franzeska Becker (ER-2 Mission Managament).