Các đợt chớp gamma địa cầu đã đặt ra một thách thức đối với các lý thuyết hiện tại về tia sét, đặc biệt là với việc phát hiện ra các dấu hiệu rõ ràng của các phản vật chất được tạo ra trong sét.[23]

Người ta đã phát hiện ra trong 15 năm qua rằng trong số các quá trình sét có một số cơ chế có khả năng tạo ra tia gamma, thoát ra khỏi bầu khí quyển và được quan sát bởi tàu vũ trụ trên quỹ đạo. Được công bố bởi Gerald Fishman của NASA vào năm 1994 trong một bài báo trên tạp chí Khoa học,[24] những tia được gọi là chớp tia gamma địa cầu (TGF) này đã được quan sát một cách tình cờ, trong khi ông đang ghi chép về trường hợp phát ra tia gamma từ ngoài không gian được quan sát bởi Trạm thiên văn Compton Gamma Ray (CGRO). Tuy thế các TGF so với chúng có thời lượng ngắn hơn nhiều, chỉ kéo dài khoảng 1 mili giây.

Giáo sư Umran Inan của Đại học Stanford đã liên kết một TGF với một vụ sét đánh riêng lẻ xảy ra trong vòng 1,5 mili giây của sự kiện TGF,[25] lần đầu tiên chứng minh rằng TGF có nguồn gốc khí quyển và liên quan đến các đợt sét đánh.

CGRO chỉ ghi nhận khoảng gần 77 sự kiện trong vòng 10 năm; tuy nhiên, gần đây hơn, tàu vũ trụ Máy ảnh quang phổ mặt trời năng lượng cao Reuven Ramaty (RHESSI), như theo báo cáo của David Smith từ Đại học Santa Cruz, đã quan sát thấy các TGF với tần số cao hơn nhiều, cho thấy những sự kiện này xảy ra trung bình khoảng 50 lần mỗi ngày trên toàn cầu (vẫn là một phần rất nhỏ trong tổng số các đợt sét trên hành tinh). Các mức năng lượng được ghi nhận vượt quá ngưỡng 20 MeV.

Các nhà khoa học từ Đại học Duke cũng đang nghiên cứu mối liên hệ giữa một số sự kiện sét nhất định và sự phát xạ tia gamma bí ẩn, phát ra từ bầu khí quyển Trái Đất, dưới sự quan sát mới hơn về các TGF từ RHESSI. Nghiên cứu của họ cho thấy sự phun lên các bức xạ gamma này tới từ một điểm đầu ở một độ cao thấp đáng ngạc nhiên trong đám mây dông.

Steven Cummer, từ Trường Kỹ thuật Pratt của Đại học Duke, cho biết: "Đây là những tia gamma mang năng lượng cao hơn so với những tia đến từ Mặt trời. Tuy nhiên, ở đây, chúng đến từ loại giông bão trên mặt đất mà chúng ta đây thường quen thấy." [26]

Những giả thuyết ban đầu về điều này chỉ ra rằng sét tạo ra các điện trường cao và cưỡng bức dòng electron chạy trốn tương đối tính ở độ cao trên đám mây nơi có bầu khí quyển mỏng cho phép các tia gamma dễ dàng thoát ra ngoài không gian, tương tự như cách thức tạo ra các sprite. Tuy nhiên, các bằng chứng tiếp theo đã đề xuất thay vào đó rằng, các TGF có thể được tạo ra bằng sự cưỡng bức các dòng lan truyền thác lũ electron tương đối tính ở ngay trong hoặc trên những đám mây dông cao. Mặc dù bị thách thức bởi sự hấp thụ tia gamma phát ra bởi khí quyển, những lý thuyết này không đòi hỏi các tia sét cực mạnh mà các lý thuyết TGF hình thành trên cao dựa vào.

Vai trò của TGF và mối quan hệ của chúng với sét vẫn là một chủ đề nghiên cứu khoa học vẫn đang tiếp diễn.

Vào năm 2009, Kính thiên văn vũ trụ tia gamma Fermi trên quỹ đạo Trái Đất đã quan sát thấy sự bùng nổ mạnh mẽ của các tia gamma tương ứng với phân rã các positron ra khỏi vùng hình thành bão. Các nhà khoa học sẽ không ngạc nhiên khi thấy một vài hạt positron riêng lẻ kèm theo với bất kỳ vụ nổ tia gamma mạnh nào, nhưng các tia chớp được phát hiện bởi Fermi dường như đã tạo ra khoảng 100 nghìn tỷ positron. Điều này đã được báo chí đưa tin vào tháng 1 năm 2011, và chưa từng được quan sát trước đó.[27][28]

Dự án Giám sát tương tác Khí quyển-Không gian (ASIM) của Cơ quan Vũ trụ châu Âu ESA là một thí nghiệm chuyên để nghiên cứu về các TGF, được phóng lên trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) vào ngày 2 tháng 4 năm 2018 và được lắp đặt vào mô-đun Comlumbus vào ngày 13 tháng 4 cùng năm.[29]