Depois de décadas de mistério, cientistas finalmente desvendaram o que desencadeia os raios dentro das nuvens de tempestade. Liderado por Victor Pasko, professor de engenharia elétrica da Penn State, o estudo revelou uma reação em cadeia envolvendo elétrons acelerados, colisões com moléculas do ar e emissões de raios X — uma combinação que dá origem aos relâmpagos.
Publicado no Journal of Geophysical Research, o trabalho mostra como os fortes campos elétricos das nuvens impulsionam elétrons que colidem com moléculas de nitrogênio e oxigênio. Essas colisões produzem rajadas de fótons de alta energia e iniciam uma avalanche de elétrons, gerando os primeiros sinais de uma descarga elétrica: o raio.
“Conectamos os pontos entre campos elétricos, emissões de raios X e a física de avalanches de elétrons. Pela primeira vez, temos uma explicação quantitativa e precisa de como os raios realmente começam”, explica Pasko.
A tempestade perfeita de partículas
A equipe utilizou modelagem matemática e dados de sensores terrestres, satélites e aviões espiões para comparar com condições reais de tempestade. O fenômeno observado é semelhante aos chamados flashes de raios gama terrestres, explosões invisíveis de alta energia que ocorrem antes do raio visível.
O estudante de doutorado Zaid Pervez, coautor da pesquisa, esclarece:
“Conseguimos simular as condições necessárias para iniciar a cascata de elétrons e identificar as causas das variações nas emissões de rádio antes do raio.”
O modelo utilizado, chamado Descarga de Feedback Fotoelétrica, reproduz os cenários ideais para que um raio se forme. As equações estão disponíveis no artigo, permitindo que outros pesquisadores avancem os estudos.
Por que alguns raios gama surgem sem relâmpago visível
O estudo também ajuda a explicar por que muitos flashes de raios gama são detectados sem os tradicionais clarões ou emissões de rádio. Isso acontece porque as reações em cadeia geradoras de raios X ocorrem em áreas compactas e com intensidade variável, produzindo sinais ópticos e sonoros muito fracos.
“Esse processo pode parecer silencioso e invisível, mas carrega energia suficiente para iniciar descargas elétricas intensas”, afirma Pasko.
Colaboração internacional e financiamento
A pesquisa contou com cientistas da França, República Tcheca, Dinamarca e Estados Unidos, e foi financiada por instituições como a Fundação Nacional de Ciências dos EUA, CNES (França), Instituto Universitário da França e Ministério da Defesa da República Tcheca.
Com essa descoberta, os cientistas esperam abrir caminho para novos estudos sobre segurança atmosférica, previsão de raios e o comportamento elétrico de tempestades severas.
Fonte: Penn State
