In Japan hebben fysici voor het eerst direct gemeten hoe een krachtige toef gammastraling zich vrijmaakte uit een bliksemschicht. Die meting onthult de oorsprong van de aardse gammastralen die wetenschappers al sinds de jaren negentig in de atmosfeer zien opduiken.
is wetenschapsredacteur voor de Volkskrant. Hij schrijft over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart.
Zeg ‘gammastraling’ en de meeste wetenschappers dwalen met hun gedachten al snel af naar de diepe kosmos. Daar komt zulke hoogenergetische straling immers regelmatig vrij bij extreem gewelddadige gebeurtenissen, zoals wanneer sterren ontploffen in krachtige supernova-explosies, of als bijproduct van het geweld waarmee zwarte gaten andere hemellichamen verorberen.
Toch schrijven onderzoekers in het vakblad Science Advances nu juist hoe ze datzelfde type straling veel dichter bij huis zagen ontstaan. En wel bij een bliksemschicht afkomstig uit een winterstorm boven de stad Kanazawa in Japan.
Die waarneming is een langverwachte primeur, zegt fysicus Sander Nijdam van de TU Eindhoven, zelf niet betrokken bij het onderzoek. Al sinds de jaren negentig zien wetenschappers namelijk dat zulke straling ook opduikt in de atmosfeer van onze eigen planeet.
‘We weten al langer dat zulke terrestrial gamma ray flashes afkomstig zijn van onweer’, zegt Nijdam. Bij metingen werden de gammaflitsen bijvoorbeeld vaak tegelijk met onweer gezien. Toch had niemand er tot nog toe er een op heterdaad betrapt, of gezien hoe de flitsen precies konden ontstaan.
‘Dat de onderzoekers de waarneming van de gammastraling en van bliksem zo hebben kunnen combineren, is daarom mooi’, zegt Nijdam. ‘Dit is heel gedegen onderzoek.’
Zo zagen de wetenschappers hoe twee zogeheten ‘leaders’ naar elkaar toegroeiden: kanalen in de lucht, tjokvol elektrische lading. De ene groeide van de bovenkant van een zendmast richting de wolk, de ander vanuit de wolk juist naar beneden. Op de plek waar de twee elkaar ontmoetten, ongeveer ter hoogte van het wolkendek, ontstond vervolgens de gammaflits.
Dat gebeurde zo’n 31 milliseconde vóórdat de bliksemschicht zelf ontstond: een bevestiging dat het inderdaad plaatsvond toen de kanalen voor het eerst op elkaar botsten.
‘Voor de krachtige ontlading van een bliksemschicht moet je eerst een geladen kanaal opbouwen. Dat loopt vanaf de grond naar de wolk, de lucht zelf geleidt namelijk heel slecht’, zegt Nijdam. ‘Pas daarna volgt dan de oogverblindende flits en harde knal die we associëren met onweer.’
Bij de ontmoeting van de kanalen, speculeren de onderzoekers nu, ontstaat ook kortstondig een krachtig elektrisch veld dat de geladen deeltjes in de lucht een fikse zwiep geeft: de oorsprong van de gammastraling.
Nijdam wil dat principe binnenkort gaan testen in zijn lab. ‘Maar dan kleiner, op de schaal van meters’, zegt hij.
De wens om dit soort atmosferische raadsels op te lossen, komt overigens vooral voort uit nieuwsgierigheid, zegt Nijdam. Natuurlijk: wie bliksems beter begrijpt, kan heus beter voorspellen waar ze ontstaan, of zelfs technologieën ontwikkelen om ze af te buigen, zoals de experimentele methode die Zwitserse onderzoekers in 2023 beschreven in het vakblad Nature Photonics, waarmee ze bliksem bestreden met behulp van lasers.
‘Alleen: zoiets is hooguit interessant als je wilt voorkomen dat je een dure raketlancering moet uitstellen vanwege onweer’, zegt Nijdam.
Desondanks wil hij graag ontdekken hoe bliksem precies werkt. Onbeantwoorde kwesties zijn er in elk geval genoeg. Meest in het oog springend is de vraag hoe bliksem überhaupt kan ontstaan. ‘De opgebouwde lading in een wolk lijkt zo’n driemaal lager dan wat nodig is om een ontlading op te wekken – en toch weten we dat bliksems ontstaan. Hoe dat precies te rijmen valt, snapt nog niemand’, zegt aldus Nijdam.
Het antwoord hoopt hij te ontdekken in zijn lab. Puur zodat de mensheid meer begrijpt over de ware oorsprong van die vertakkende lichtshow aan de hemel, begeleid door het lage gebrom van het onweer, een verschijnsel dat onze voorouders slechts konden verklaren als de woede van een ongrijpbare dondergod.
Ondertussen in de kosmos, de wetenschapspodcast van de Volkskrant, gaat 5 juni het theater in! Bij deze liveopname buigt de redactie zich over de vraag: hoe word ik gelukkig(er)? Zet je schrap voor een spoedcursus geluksonderzoek, ontdekkingen over wat afslankmedicijnen doen met lichaam en geest, een les kosmisch relativeren en een bijzonder publieksexperiment van hoogleraar en Volkskrant-columnist Ionica Smeets.
Donderdag 5 juni, theater Delamar, Amsterdam
Kaarten zijn hier te verkrijgen.
Luister hieronder naar onze wetenschapspodcast Ondertussen in de kosmos. Kijk voor al onze podcasts op volkskrant.nl/podcasts.
Alles over wetenschap vindt u hier.
Source: Volkskrant