Spionageflieger zeigt: Gewitter bringt Gammastrahlung und Antimaterie

Bei Flügen mit einem ehemaligen Spionage-Flugzeug aus dem Kalten Krieg haben Wissenschaftler ungeahnte Entdeckungen in Gewittern gemacht. In diesen fanden sie entstehende Gammastrahlung und auch Spuren der Erzeugung von Antimaterie.

Über den Wolken

Gammastrahlen, die energiereicher als Röntgenstrahlen sind, kennt man an ehesten aus der Radioaktivität und aus extremen kosmischen Umgebungen wie der Nähe von Schwarzen Löchern. Nun beobachteten Forscher aber, dass diese Strahlung auch in tropischen Gewittern entsteht. Dies wurde jetzt in Studien publiziert, die im renommierten Journal Nature veröffentlicht wurden.

Wissenschaftler der Universität Bergen in Norwegen machten ihre Entdeckungen mithilfe von Instrumenten an Bord eines ehemaligen Spionageflugzeugs aus dem Kalten Krieg, das von der NASA umgebaut wurde. Diese Maschine flog im Jahr 2023 bei zehn Einsätzen in Höhen von bis zu 1,5 Kilometern über Gewitterwolken in der Karibik und Mittelamerika.


Die Detektoren an Bord dokumentierten dabei zwei bereits bekannte Arten von Gammastrahlung: sekundenlange Glows und sogenannte Terrestrische Gammastrahlenblitze (TGFs), die nur wenige Millionstel Sekunden andauern. Während der Flüge entdeckten die Wissenschaftler aber auch eine dritte, bisher unbekannte Art von Gammastrahlung: ein flackerndes Aufleuchten.

Dieses neu entdeckte Phänomen, das bis zu 250 Millisekunden andauern kann, wurde in 24 Fällen beobachtet. Es besteht aus schnellen Strahlungsausbrüchen, die in etwa zehn Stößen pro Sekunde auftreten und eine Mischung aus den Eigenschaften der beiden zuvor bekannten Gammastrahlenphänomene darstellen.

Rätselhafte Blitze

Die Entdeckung dieser Strahlung könnte entscheidend für das Verständnis sein, wie Gammastrahlen auf der Erde entstehen. Es ist bekannt, dass Gewitter, durch elektrische Felder in den Wolken, Elektronen stark beschleunigen können, was zur Freisetzung von Gammastrahlung führt. Woher jedoch die große Menge dieser energiereichen Elektronen stammt, bleibt noch ungeklärt.

Ein Modell aus dem Jahr 2003, das die Entstehung von Positronen - den Antimaterie-Gegenstücken zu Elektronen - vorhersagte, könnte eine Erklärung liefern. Dass Positronen bei der Wechselwirkung von Gammastrahlung mit Materie entstehen können, ist durchaus bekannt. Nachzuweisen, dass dies in den Gewitterwolken tatsächlich passiert, kann aber schwierig sein - denn wenn sie mit den auf der Erde unzählig vorkommenden Elektronen aufeinandertreffen, löschen sich die Elementarteilchen gegenseitig aus.

Diese neuen Erkenntnisse geben der Forschung zu Gewittern und Blitzen eine neue Richtung und werden sicherlich weitere Untersuchungen anregen. Denn bisher ist noch vieles rund um die Entstehung von Blitzen ungeklärt.


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