¿Cómo comienzan los rayos? La ciencia revela un misterio en cadena
Un nuevo estudio señala que los rayos comienzan con una avalancha de electrones acelerados en las nubes, disparada por partículas cósmicas. Este modelo cuantitativo explica también los destellos gamma invisibles detectados antes del relámpago.
Durante siglos, los rayos han sido uno de los fenómenos naturales más espectaculares y enigmáticos de la Tierra. Desde las primeras observaciones científicas hasta las modernas cámaras de alta velocidad, el inicio de un rayo seguía envuelto en un halo de misterio.
Ahora, un nuevo estudio publicado en Journal of Geophysical Research: Atmospheres, liderado por Victor Pasko profesor de ingeniería eléctrica en la Facultad de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Estatal de Pensilvania, ofrece una respuesta que suena más a ciencia ficción que a meteorología: los rayos podrían comenzar con una avalancha de electrones relativistas provocada por rayos cósmicos.
Un disparo desde el cosmos
Lo más sorprendente de este nuevo modelo es que plantea que un rayo puede empezar con algo tan pequeño como un solo electrón. Ese electrón “semilla” podría provenir de un rayo cósmico, esas partículas de alta energía que viajan por el espacio y constantemente golpean nuestra atmósfera.
Cuando este diminuto viajero espacial entra en una nube con el campo eléctrico adecuado, gana velocidad y choca contra moléculas de aire. Este impacto produce radiación en forma de rayos X y fotones gamma, y además libera más electrones que se suman a la fiesta. Es el inicio de lo que los científicos llaman Avalancha de Electrones Relativistas (RREA por sus siglas en inglés).
El proceso es como un efecto dominó ultrarrápido: en microsegundos, millones de electrones están corriendo por la nube, generando un estallido de energía que puede transformarse en un relámpago visible… o no.
Lo que antes no sabíamos
La teoría de la avalancha de electrones no es completamente nueva, pero este trabajo aporta por primera vez una descripción cuantitativa y detallada del fenómeno. Gracias a simulaciones de alta precisión, el equipo logró demostrar cómo los campos eléctricos de la nube pueden acelerar electrones hasta velocidades cercanas a la de la luz.
En el camino, esos electrones emiten radiación gamma y desencadenan un efecto fotoeléctrico: más electrones son liberados, amplificando la reacción en cadena.
Este modelo también ayuda a resolver otro misterio: los destellos gamma terrestres (TGF, por sus siglas en inglés), ráfagas de radiación muy energética que se detectan en tormentas y que, a veces, ocurren sin que haya un rayo visible ni un trueno audible.
Según esta investigación, la cascada de electrones puede ocurrir en una zona muy localizada de la nube, generando radiación pero sin producir la clásica descarga luminosa. Es lo que algunos meteorólogos llaman tormentas fantasma.
Rayos invisibles… pero potentes
Uno de los aspectos más llamativos de esta teoría es que explica por qué parte de la actividad eléctrica de una tormenta, puede pasar completamente desapercibida a simple vista. Imagina que sobre tu cabeza, a varios kilómetros de altura, se está produciendo una reacción eléctrica capaz de generar radiación gamma… y tú no ves absolutamente nada.
Aunque no haya relámpago, la energía está ahí. Esto abre la puerta a nuevas líneas de investigación para comprender cómo estos procesos podrían afectar a aviones, satélites o incluso a las telecomunicaciones.
Imagina poder detectar las condiciones exactas para que un rayo “invisible” esté a punto de ocurrir y avisar con antelación a quienes trabajan o viajan en zonas de riesgo. También se podrían afinar modelos climáticos y herramientas de monitoreo, como los sensores de rayos que ya operan en tierra y en satélites.
Además, este hallazgo conecta el clima de nuestro planeta con procesos que suceden a escala cósmica. Un electrón nacido a años luz de distancia podría ser la chispa que desencadene un rayo en una tormenta sobre Santiago, Valparaíso o Punta Arenas.
Así que la próxima vez que escuches un trueno o veas un relámpago cruzar el cielo, piensa que tal vez todo comenzó con un minúsculo electrón viajero desde las profundidades del cosmos. Y que, gracias a la ciencia, estamos cada vez más cerca de entender todos los pasos de esa espectacular reacción en cadena.
Referencias de la noticia
-Science Daily. Los científicos finalmente resuelven el misterio de qué desencadena los rayos.
- Journal of Geophysical Research. El efecto fotoeléctrico en el aire explica la iniciación de los rayos y los destellos de rayos gamma terrestres.