Åskväder i jordens övre atmosfär förblir något av ett mysterium. Forskare kan inte nå dem direkt med instrument; de är för höga för ballonger och för låga för vädersatelliter. Att flyga genom åskväder eller campa ute på bergstoppar i väntan på en rankas vanligtvis lågt även på en äventyrares bucket list.

En utredning ombord på den internationella rymdstationen har kommit till undsättning. European Space Agency (ESA) Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) är en samling optiska kameror, fotometrar och en stor röntgen- och gammastrålningsdetektor monterad på utsidan av ESA:s Columbus-modul på stationen. I minst två år, den kommer att observera åskväder-genererade elektriska urladdningar i den övre atmosfären - stratosfären och mesosfären - upp till jonosfären, kanten av rymden. Denna jordobservationsanläggning möjliggör studier av svåra åskväder och deras roll i jordens atmosfär och klimat.

Övre atmosfäriska blixtar, känd som övergående ljushändelser, innehåller färgglada fenomen med namn direkt ur en saga:sprites, tomtar, och jättar.

Rymdstationen erbjuder denna undersökning en idealisk observationsplattform av flera skäl. Dess låga omloppsbana om jorden bringar observationerna så nära dessa fenomen i den övre atmosfären som möjligt. Stationens omloppsbana erbjuder också nästan fullständig täckning av tropiska och subtropiska regioner, många av dem är svåra att komma åt men är där några av de mest intensiva åskvädrarna bildas. Till sist, Observationer görs i optiska band som är föremål för absorption i atmosfären och kan därför inte användas för markobservationer.

Sprites är blixtar orsakade av elektriskt sammanbrott i mesosfären. Blå jetstrålar är blixtarladdningar som når uppåt genom stratosfären, och alver är koncentriska ringar av emissioner som orsakas av en elektromagnetisk puls vid jonosfärens underkant. Jättar är stora urladdningar som skapar en elektrisk nedbrytning av atmosfären från toppen av åskväder till den nedre jonosfären. Terrestra gammablixtar är ett blixtfenomen som genereras vid toppen av åskväder. Bevis tyder på att rinnande elektronurladdning orsakar några av dessa fenomen.

På 1920-talet Den engelske vetenskapsmannen C.T.R. Wilson fick Nobelpris för arbetet med en molnkammare som synliggjorde den joniserande strålningen från kosmisk strålning och röntgenstrålar. Han förutspådde att elektriska urladdningar kan inträffa ovanför åskväder i mesosfären, och att åskväders elektriska fält kan accelerera elektroner till relativistiska energier. Instrumenten var inte tillräckligt känsliga för att ge ett definitivt svar förrän 1993, dock, när blixtar av röntgenstrålar över åskväder observerades från NASA:s Compton Gamma Ray Observatory.

1990, den första observationen av en sprite dokumenterades, och sedan dess upptäckte mark- och flygobservationer en mängd utsläpp ovanför åskväder, och rymdfarkoster i låg omloppsbana observerade röntgen- och gammastrålning.

ASIM representerar en omfattande global undersökning av dessa superhöga höjder, svåra att observera-från-mark-händelser för att hjälpa till att bestämma deras fysik och hur de relaterar till blixtar. Undersökningen studerar också molnbildning på hög höjd och avgör vilka egenskaper som gör åskväder effektiva för att störa atmosfären på hög höjd. Forskningen förbättrar förståelsen för effekten av åskväder på jordens atmosfär och bidrar till bättre atmosfäriska modeller och meteorologiska och klimatologiska förutsägelser.

"High-altitude observation allows us to study these events without the obscuring clouds, " said principal investigator Torsten Neubert of the National Space institute of the Technical University of Denmark. "With ASIM we will better understand the complex processes of upper-atmospheric lightning, which are also elements of ordinary lightning, although they take on different forms. This understanding can improve technology for detecting ordinary lightning."

The investigation also helps clarify the effect of thunderstorms on the atmosphere, ionosphere and radiation belts, and will monitor the influx of meteors in Earth's environment and their effect on its atmosphere. Blue jets at the top of thunderstorm clouds, till exempel, change the concentration of greenhouse gases, another way thunderstorms can affect the stratosphere.

The types of discharges and their structure help scientists better understand the structure of the atmosphere where they occur and of the thunderstorm battery that powers them.

"We will learn more about thunderstorm clouds and more of the fine-structure of the stratosphere and mesosphere, of which little is known, " Neubert said. Based on video taken by ESA astronaut Andreas Mogensen from the space station in 2015, scientists already learned more about what types of cloud create such activity, and that lightning comes from clouds at an altitude of about 10.5 miles (17 km). "These are solid scientific results documenting for the first time how active the tops of thunderclouds can be, " han lade till.

ASIM observations also improve understanding of the effect of dust storms, urban pollutants, skogsbränder, and volcanoes on cloud formation and electrification, and the relation of eye-wall lightning activity to intensification of thunderstorms. That could help us all live more happily ever after.