Команда исследователей неожиданно выяснила, что не только космическое излучение, но и самые обычные молнии могут стать причиной образования редких изотопов, которые ученые по всему миру используют для изучения прошлого.
Молнии способны запускать ядерные реакции, формирующие редкие изотопы

Редкие атомные изотопы, такие как углерод-13, углерод-14 и азот-15, уже давно используются при радиоуглеродном анализе для определения возраста древних артефактов и изучения особенностей доисторических пищевых цепей. Но что же является источником этих изотопов? Все дело в сложных каскадах субатомных реакций в атмосфере, которые вызывают высокоэнергетические потоки космического излучения.

Группа ученых открыла новый способ получения изотопов в естественной среде: молнии. Углерод-13, один из главных индикаторов при исследовании геохимических процессов, обычно образуется, когда высокоэнергетическое излучение попадает в атмосферу и воздействует на самую распространенную форму азота — азот-14. Атом азота теряет нейтрон, а получившийся в результате неустойчивый азот-13 испускает нейтрино и положительно заряженный электрон (позитрон). Реакция (и последующая аннигиляция позитрона при столкновении с отрицательно заряженным электроном) приводит к образованию стабильного атома углерода-13 и двух гамма-лучей с очень высокой энергией, часто используемой для обнаружения космических лучей.

Еще в феврале ученые, наблюдавшие дневную грозу у северо-западного побережья Японии, внезапно уловила такое же излучение. Более того, команда обнаружила даже более широкий диапазон гамма-лучей, выделяемых неустойчивыми атомами азота-15 — они получаются, когда свободные нейтроны на большой скорости врезаются в атомы азота-14. На страницах Nature исследователи сообщают, что это прямое доказательство того, что не только космическое излучение, но и молнии могут быть причиной образования редких изотопов. Но, судя по всему, они создают лишь незначительную часть от общего числа изотопов, так что современные системы изучения прошлого с помощью радиоуглеродного анализа пока остаются валидными.