Теруаки Еното (Teruaki Enoto) из Киотского университета, Япония, и его коллеги из различных японских и сингапурских научных учреждений, обнаружили, что удар молнии может стать причиной ядерных реакций, подобных тем, что вызывает космическое излучение. Впрочем, изотопы, например, углерод-13, углерод-14 и азот-15, создаваемые в результате этого явления, вероятно, составляют небольшую часть всех таких атомов, поэтому новые результаты вряд ли повлияют на надежность методов датировки, основанных на их использовании. Подробно о своей работе ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.
Редкие формы атомов, такие как упомянутый выше углерод-13 (13C), уже давно используются для определения возраста древних артефактов и изучения нюансов доисторических пищевых цепей. Они возникают в результате сложных каскадов субатомных реакций в атмосфере, вызванных высокоэнергетичными космическими лучами. Однако новое исследование указывает на еще один источник их образования — молнию.
Углерод-13, один из индикаторов, используемый для исследования различных геохимических процессов, обычно образуется, когда космические лучи высоких энергий попадают в атмосферу и сталкиваются с самой распространенной формой азота — атомами азота-14. Атомы теряют нейтрон, а оставшийся неустойчивый атом азота-13 выделяет нейтрино и положительно заряженный электрон или 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.
Однако 6 февраля 2017 года ученые, наблюдавшие дневную грозу у северо-западного побережья Японии, зафиксировали то же излучение. Более того, группа также обнаружила более широкий диапазон гамма-лучей, выделяемых неустойчивыми атомами азота-15, создаваемыми, когда свободные нейтроны врезаются в атомы азота-14.
Это означает, что сильные удары молнии могут инициировать ту же последовательность ядерных реакций, что и космические лучи. Отдельно они отмечают, что возникающих в результате изотопов, скорее всего, слишком мало, чтобы поставить под сомнение научные методы, основанные на их использовании, например, знаменитое радиоуглеродное датирование — метод определения возраста органических материалов по концентрации углерода-14 (14С), активно используемый, например, в археологии.
