地球上的閃電可能源自外太空

道友，渡劫嗎？

人類仰望雷電已有千百年，但我們對它的真正起源，卻始終只觸及其閃光的一角。現在，一項最新模擬研究指出，地球上的閃電，可能並非僅僅起源於地面天氣系統，而是由宇宙深處投來的高能粒子所點燃。

關於閃電

根據近期研究，雷暴所需的能量，可能來自一種由宇宙射線引發的電子雪崩。研究人員通過模擬發現，雷電其實是一連串能量釋放的結果，其起點遠在我們大氣層之外。這項研究成果於7月28日發表在《地球物理研究期刊：大氣》上。

“這是首次對自然界中閃電如何啓動給出精確且可量化的解釋，”該研究的第一作者、賓夕法尼亞州立大學電氣工程教授Victor Pasko在一份聲明中表示，“我們將X射線、電場與電子雪崩的物理過程連接了起來。”

閃電的電性早在1752年就由Benjamin Franklin證實。他那次標誌性的實驗(雖然常被誤解)是用一根綁有0.3米長金屬絲的風箏，在另一端連着一把鑰匙和一條麻繩。他手握絲帶等待風暴來臨。當風暴抵達，風箏感應到電場，麻繩因雨水變溼導電，一道小小的電火花便從鑰匙躍向他的手指。

然而，即便有這個劃時代的實驗，氣象飛機和氣球採集的數據仍顯示，要讓電子流瀉而下所需的電場強度，遠遠超過了我們在雷雲中實際測得的值，大約是它的十倍。換句話說，我們的雷雲似乎能放電，卻沒有足夠的電。

關於閃電成因的討論

這引發了兩種關於閃電成因的競爭理論。

第一種觀點認爲，是雷雲內部的靜電摩擦起了作用。冰晶在劇烈翻騰中相互摩擦，將帶負電的電子從原子中剝離出來，電子聚集在雲底，逐漸激發大氣中的粒子電離，從而釋放大量電子，奔湧向地面，形成分叉的閃電路徑。

而另一種更激進的理論則將目光投向宇宙。它認爲，這一初始電離過程，其實是由宇宙射線觸發的。這些射線主要由來自太陽、超新星爆炸、脈衝星等天體釋放的高能質子組成。它們穿透太空，撞擊地球高層大氣，引發一連串失控的電子碰撞，最終形成一股奔向地面的電流瀑布。

此次新研究中，科學家整合了來自地面傳感器、衛星和高空偵察機的龐大數據，再將這些數據輸入數學模型，模擬雷電發生前雲層內的實際情況。結果顯示，模型完全支持宇宙射線觸發的理論。

研究發現，當高速質子穿越大氣電場時，它們會加速電子，撞擊氮氣和氧氣分子，從而激發電子雪崩。這些雪崩不僅釋放出大量高能光子，還足以引發完整的閃電放電過程。

更令人驚訝的是，模型還解釋了爲何在閃電擊中前，會出現伽馬射線和X射線等高能電磁波。

“在我們的模擬中，相對論級的電子雪崩產生的X射線，會通過光電效應在空氣中釋放新的種子電子，迅速放大雪崩效應。”Pasko解釋道，“而這一連鎖反應往往發生在極其微小的空間內，其強度變化劇烈。它們通常伴隨可檢測到的X射線，但可見光和無線電信號卻極弱。這也解釋了爲何這些伽馬射線常出現在光學上幾乎無感、無線電上沉默的區域。”