A veces, el detonante más minúsculo puede activar una reacción de proporciones colosales.
Durante siglos, los rayos han fascinado e intrigado a científicos y observadores del cielo. Aunque los fenómenos eléctricos en las tormentas son bien conocidos, el verdadero origen de un rayo —el momento exacto en que se inicia— seguía siendo un misterio sin resolver. Hoy, un grupo internacional de investigadores, liderado por el profesor Victor P. Pasko de la Universidad de Penn State, ha logrado desentrañar esta incógnita con un modelo físico que podría revolucionar nuestra comprensión de las tormentas eléctricas.
Publicado recientemente en el Journal of Geophysical Research: Atmospheres, el estudio describe con precisión cómo una avalancha de electrones acelerados por campos eléctricos en la atmósfera puede ser el detonante inicial de un rayo. Lejos de requerir condiciones excepcionales o descargas visibles previas, el nuevo modelo demuestra que incluso un solo electrón, posiblemente generado por un rayo cósmico, puede desencadenar una potente reacción en cadena.
El papel del efecto fotoeléctrico
El mecanismo propuesto por el equipo científico se basa en el efecto fotoeléctrico, un fenómeno en el cual un fotón —una partícula de luz— arranca un electrón de un átomo. En las condiciones de alta tensión dentro de algunas nubes de tormenta, estos electrones pueden acelerarse a velocidades relativistas (cercanas a la de la luz), lo que provoca colisiones sucesivas con moléculas de oxígeno y nitrógeno en el aire.
Este proceso genera rayos X y otros electrones, que a su vez producen nuevas colisiones y emisiones. En cuestión de milisegundos, se forma una “avalancha” de electrones que finalmente provoca una descarga eléctrica intensa, dando lugar al nacimiento de un rayo.
Una tormenta invisible
Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio es que este fenómeno no siempre se traduce en una descarga óptica o sonora perceptible. De hecho, los investigadores explican que estos procesos pueden producir potentes flashes de rayos gamma terrestres (TGFs) sin generar rayos visibles. Estos estallidos de energía, detectados por satélites desde hace años, habían desconcertado a la comunidad científica precisamente por su aparente desconexión con tormentas eléctricas detectables.
Gracias a simulaciones avanzadas, el modelo ahora explica cómo estas emisiones pueden originarse en regiones diminutas de las nubes, sin señales electromagnéticas fuertes ni luz visible. En palabras simples: podría haber tormentas energéticas invisibles ocurriendo en el cielo sin que los humanos —ni siquiera los radares tradicionales— puedan percibirlas.
Una herramienta para la predicción atmosférica
El modelo, bautizado como Photoelectric Feedback Discharge, reproduce de manera detallada los pasos físicos del inicio de una descarga. Desde el comportamiento de los electrones hasta la formación de rayos gamma y ondas electromagnéticas, el sistema permite predecir fenómenos como pulsos bipolares estrechos (NBEs), pulsos energéticos en nubes (EIPs) y otros eventos eléctricos conocidos pero poco comprendidos.
Una característica destacada del modelo es su adaptabilidad: puede simular el comportamiento de estos fenómenos a diferentes altitudes, ajustando sus parámetros según la densidad del aire. Esto abre la puerta a investigaciones en atmósferas planetarias más allá de la Tierra, como las de Venus o Titán, donde se sospecha que también ocurren descargas eléctricas similares.
¿Simulación o inteligencia artificial?
Aunque el artículo no emplea directamente el término “inteligencia artificial”, el modelo utiliza algoritmos numéricos avanzados, capaces de analizar millones de trayectorias de partículas en tiempo real. Estos algoritmos se ajustan con datos empíricos y permiten una predicción precisa de las condiciones en las que se originan los rayos.
Zaid Pervez, uno de los investigadores involucrados, señaló que los resultados del modelo fueron validados con observaciones previas desde satélites, sensores en tierra y aeronaves de gran altitud. “Comparar los datos con estudios anteriores nos dio la certeza de que estamos cerca de comprender realmente cómo se inicia un rayo”, afirmó.
Implicaciones para la ciencia y la seguridad
Este descubrimiento representa un hito en la física atmosférica. No solo resuelve un misterio centenario sobre el origen de los rayos, sino que también ofrece herramientas para predecir fenómenos extremos con mayor precisión. Además, plantea interrogantes sobre el comportamiento de la energía en la atmósfera terrestre y en otros entornos planetarios.
Al final, esta investigación confirma una lección fundamental de la naturaleza: a veces, los grandes eventos se inician con gestos mínimos. En este caso, un solo electrón acelerado puede desatar una tormenta eléctrica de proporciones colosales, recordándonos que la atmósfera es un escenario tan impredecible como asombroso.
