นักวิทย์พบปรากฏการณ์ “ฟ้าผ่าดำมืด” เชื่อมโยงฟ้าผ่าปกติ

นักวิทยาศาสตร์พบปรากฏการณ์ “ฟ้าผ่าดำมืด” การระเบิดของรังสีพลังงานสูงที่เกิดขึ้นก่อนแสงวาบของฟ้าผ่าปกติ การค้นพบใหม่นี้เป็นหลักฐานว่าทั้งสองปรากฏการ์ณนั้นเกี่ยวโยงกัน แม้ว่าธรรมชาติที่แท้ของความสัมพันธ์ระหว่างฟ้าผ่าทั่วๆ ไป กับฟ้าผ่าดำมืดนี้จะยังไม่ชัดเจนก็ตาม

นิโกไล ออสการ์ด (Nikolai Østgaard) นักวิทยาศาสตร์อวกาศจากมหาวิทยาลัยเบอร์เกน (University of Bergen) ในนอร์เวย์ และเป็นผู้นำในการวิจัยครั้งนี้ กล่าวว่า ผลการทดลองของพวกเขานั้นชี้ว่า ทั้งปรากฏการณ์ฟ้าผ่าปกติ และฟ้าผ่าดำมืด (dark lightning) เป็นกระบวนการภายในของการคายประจุของฟ้าผ่า ซึ่งมีคำอธิบายของการค้นพบครั้งในวารสารจีโอฟิสิคัลรีเสิร์ชเลตเตอร์ส (Geophysical Research Letters) วารสารวิชาการชองสหพันธ์ธรณีฟิสิกส์อเมริกัน

ปรากฏการณ์ฟ้าผ่าดำมืดนั้นเป็นการระเบิดของรังสีแกมมาที่ผลิตขึ้นระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง ซึ่งเกิดจากการชนกันของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมหาศาล นักวิจัยอ้างถึงการระเบิดดังกล่าวว่าเป็นแสงวาบในการแผ่รังสีแกมมาของโลก

ไซน์เดลี ระบุว่าฟ้าผ่าดำมืดนั้นเป็นการแผ่รังสีพลังงานสูงสุดบนโลกที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่เพิ่งรู้จักเมื่อปี 1991 ขณะที่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ทราบแล้วว่าผ่าฟ้าดำมืดนั้นเกิดโดยธรรมชาติในพายุฟนฟ้าคะนอง แต่พวกเขาก็ไม่ทราบว่าความถี่ในการวาบของปรากฏการณ์นี้เป็นเท่าใด หรือเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกับฟ้าผ่าปกติหรือไม่

เมื่อปี 2006 มีดาวเทียมสองดวงที่ไม่ได้ทำงานเกี่ยวข้องกัน ดวงหนึ่งติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัดทางแสงและอีกดวงติดตั้งเครื่องตรวจวัดรังสีแกมมา แล้วดาวเทียมทั้งสองก็ผ่านเข้าไปใกล้พายุคะนองที่เวเนซุเอลาในระยะ 300 กิโลเมตร ขณะที่สายฟ้าฟาดเปรี้ยงปร้างอยู่ภายในเมฆพายุ ซึ่งตอนนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่ทราบว่าแสงวาบที่จางกว่าของฟ้าผ่าดำมืดนั้นเกิดขึ้นก่อนปรากฏการณ์ฟ้าผ่าปกติ

หากแต่เมื่อปีที่ผ่านมาออสต์การ์ดและคณะได้ค้นพบการระเบิดของรังสีแกมมาขณะที่จัดการข้อมูลดาวเทียม โดยทีมวิจัยได้พัฒนาอัลกอลิทึมในการสืบค้นขึ้นใหม่ และได้จำแนกแสงวาบรังสีแกมมาของโลกมากกว่า 2 เท่าของรายงานที่เคยมี โดยทีมวิจัยพบแสงวาบรังสีแกมมาและการประจุของคลื่นวิทยุก่อนหน้าที่จะเกิดปรากฏการณ์ฟ้าผ่าที่เห็นได้ด้วยตาเพียงแวบเดียว

ออสต์การ์ด กล่าวอีกว่า การสังเกตพบครั้งนี้เป็นเรื่องโชคดีมากๆ และเป็นเรื่องบังเอิญที่ดาวเทียมซึ่งไม่เกี่ยวข้องกันเลย 2 ดวงและโคจรด้วยความเร็ว 7 กิโลเมตรต่อวินาทีผ่านไปใกล้พายุฟ้าคะนองในชั่วขณะที่เกิดคลื่นสั้นๆ ของรังสี โดยเครื่องรับสัญญาณวิทยุของมหาวิทยาลัยดุค (Duke University) ในเดอแรม นอร์ธคาโรไลนา สหรัฐฯ ซึ่งอยู่ห่างจากพายุดังกล่าวไปกว่า 3,000 กิโลเมตร ก็ตรวจพบการคายประจุของคลื่นวิทยุ

เมื่อรวมการสังเกตของดาวเทียมทั้งสองกับข้อมูลคลื่นวิทยุ จึงได้เป็นข้อมูลสารสนเทศที่ออสต์การ์ดและคณะใช้สร้างเหตุการณ์ฟ้าผ่าดังกล่าวที่เกิดขึ้นเพียง 300 มิลลิวินาทีขึ้นมาใหม่ ทีมวิจัยคาดเดาว่าแสงวาบของฟ้าผ่าดำมืดนี้ถูกกระตุ้นจากสนามไฟฟ้าเข้มสูงที่เกิดก่อนปรากฏการณ์ฟ้าผ่าที่มองเห็นอย่างฉับพลัน ซึ่งสนามไฟฟ้าเข้มสูงนี้เกิดจากการไหลของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าความเร็วแสง เมื่ออิเล็กตรอนเหล่านั้นชนเข้ากับโมเลกุลอากาศ ก็จะสร้างรังสีแกมมาและอิเล็กตรอนที่มีความเร็วต่ำกว่า ซึ่งเป็นตัวพากระแสไฟฟ้าหลัก ซึ่งทำให้เกิดคลื่นวิทยุสั้นๆ ที่ความเข้มสูง ก่อนที่จะเกิดฟ้าผ่าแบบปกติ 

อย่างไรก็ดี ยังต้องมีงานวิจัยอีกมากเพื่อยืนยันความเชื่อมโยงของทั้งสองปรากฏการณ์ ทั้งนี้ องค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency) หรือ อีซา (ESA) วางแผนที่จะปล่อยดาวเทียมตรวจตราอันตรกริยาในชั้นบรรยากาศที่ชื่ออาซิม (ASIM: Atmospheric Space Interactions Monitor) ในอีก 3 ปีข้างหน้า ซึ่งออสต์การ์ดกล่าวว่าจะช่วยให้การตรวจจับปรากฏการณ์ฟ้าผ่าดำมืดและฟ้าผ่าปกติได้ดีขึ้น โดยเขายังเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่สร้างเครื่องตรวจวัดรังสีแกมมาของดาวเทียมอาซิมด้วย