Tak Disangka, Badai Petir Ternyata Hasilkan Radiasi Sinar Gamma

JAKARTA - Sebuah penelitian mengungkapkan, 9 dari 10 badai petir yang diteliti menghasilkan sinar gamma .

Pada 1990-an, ilmuwan NASA mendapatkan kejutan tak terduga. Saat memindai alam semesta untuk mencari ledakan radiasi gamma energi tinggi dari supernova dan lubang hitam, mereka mendapati temuan aneh. Ternyata, ledakan radiasi gamma berasal dari badai petir di Bumi. Namun, sejauh mana fenomena ini masih menjadi misteri hingga sekarang.

Dalam dua makalah baru yang diterbitkan di Nature, para peneliti mengungkapkan radiasi gamma dalam badai petir jauh lebih umum daripada yang diperkirakan sebelumnya. Menggunakan pesawat mata-mata U2 yang dimodifikasi untuk mengamati badai ini lebih dekat, para ilmuwan menemukan badai petir secara terus-menerus menghasilkan radiasi gamma dalam berbagai bentuk.

“Ada jauh lebih banyak yang terjadi dalam badai petir daripada yang pernah kita bayangkan,” kata Steve Cummer,profesor teknik di Universitas Duke dan salah satu penulis kedua makalah tersebut. “Ternyata, hampir semua badai besar menghasilkan sinar gamma sepanjang hari dalam berbagai bentuk.”



Sinar gamma, bentuk cahaya dengan energi tertinggi, biasanya terkait dengan peristiwa kosmik yang hebat. Namun badai petir juga memproduksinya, meskipun dalam bentuk yang berbeda.

Selama tiga dekade terakhir, para ilmuwan telah mengetahui tentang kilatan singkat namun intens dari radiasi gamma, yang dikenal sebagai kilatan sinar gamma terestrial (terrestrial gamma-ray flashes atau TGF). Mereka juga memahami bahwa badai petir menghasilkan sinar gamma dengan tingkat yang lebih rendah dan redup. Mekanisme yang mendorong kilatan ini telah lama dikaitkan dengan fenomena relativistic runaway electron avalanche (RREA).

Fenomena ini terjadi ketika satu elektron energi tinggi dipercepat oleh medan listrik badai petir, bertabrakan dengan molekul udara untuk menciptakan lebih banyak elektron dan sinar gamma dalam efek berantai.

Selama badai, arus udara membawa tetesan air, hujan es, dan es ke awan, menciptakan muatan listrik. Seperti menggosok balon pada sweater, campuran partikel ini membangun energi listrik. Hasilnya berupa medan listrik besar yang mampu mempercepat partikel — seperti elektron — dengan kecepatan luar biasa. Ketika elektron berenergi tinggi ini bertabrakan dengan molekul udara, mereka melepaskan sinar gamma dan, dalam beberapa kasus, bahkan antimateri.

Namun, hingga saat ini, sinar gamma yang berasal dari badai petir tampaknya sporadis, mengingat keterbatasan teknologi satelit sebelumnya. Satelit NASA — yang dirancang untuk memantau peristiwa kosmik, seperti ledakan sinar gamma kosmik dari bintang yang meledak — harus berada di tempat dan waktu yang tepat untuk mendeteksi radiasi gamma dari Bumi. Misi pesawat yang mencoba terbang dekat dengan badai petir sering kali gagal karena bahaya mendekati badai aktif membatasi cakupannya.