Ballons spüren mysteriöse Geräusche in der Stratosphäre der Erde auf

Einige der Geräusche, die Ballons aufnehmen, haben eine offensichtliche Quelle; Ein leises Murmeln, ähnlich dem Seufzen, das man hört, wenn eine Muschel an Ihrem Ohr zur Ruhe kommt, ist ein fernes Geräusch Meereswellen kollidieren miteinander. Aber andere intermittierende Knistergeräusche lassen sich nicht erklären.

sagte Siddharth Krishnamurthy, Forschungstechnologe am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.

sagte Daniel Bowman, leitender Wissenschaftler der Sandia National Laboratories, die solarbetriebene Ballons herstellen und starten. Bowman präsentiert diese Woche sein neuestes Werk in 184. Treffen der Acoustical Society of America in Chicago.

„Aber es ist lustig, mit Leuten wie dir zu reden: ‚Warte, was?‘ Hörst du Dinge? Und nein, wir wissen nicht, was es ist.

Geräusche zu verstehen ist mehr als eine intellektuelle Beschäftigung. Wissenschaftler, die Ballons zur Erde starten, wollen unseren Planeten als Testumgebung nutzen, um ballonbasierte Aufzeichnungen zu interpretieren, damit wir eines Tages ähnliche Ballons zur Erforschung anderer Welten schicken können.

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Ballons, die in der Stratosphäre der Erde schweben, erwiesen sich als überraschend Low-Tech-Projekt.

Bowman stellt solarbetriebene Heißluftballons aus gewöhnlichen Materialien her, die man im Baumarkt findet: Plastikfolien und Malerklebeband, in das Holzkohlepulver eingestreut ist. Um eine Verwechslung seiner Kreationen mit Spionageballons oder Flugzeugeingriffen zu vermeiden, informiert er die FAA über seine Experimente.

Die Sonne erwärmt die Luft im Inneren des Ballons, wodurch sie weniger dicht ist als die Luft draußen, und sie verschwindet. Kurz vor Sonnenuntergang erreicht der Ballon die Stratosphäre, wo er aufgrund einer Temperaturänderung absinkt. Ballons fliegen überall hin, wo der Wind weht – einer reiste den ganzen Weg vom Zentrum von New Mexico bis in die Vororte von Houston.

Bowman war ursprünglich daran interessiert, Ballons zur Messung von Vulkanausbrüchen in Gebieten der Erde einzusetzen, die kaum überwacht werden. Ein Ballon, der über einem vulkanisch aktiven Gebiet schwebt, kann Schallwellen einer Eruption erkennen und Flugzeuge warnen, ihre Flugroute zu ändern.

Wie klingen die seismischen Erschütterungen von Yellowstone auf einer Flöte? Seltsam schön.

In jüngster Zeit werden jedoch auch Ballons als seismische Monitore am Himmel eingesetzt. Seismische Wellen von Erdbeben bewegen sich durch den Boden, erzeugen aber auch Schallwellen, die sich durch die Luft bewegen. Wissenschaftler haben kürzlich bewiesen, dass es möglich ist, es nachzuweisen Erfassung von Erdbeben aus der Nähe oder Ferne mit dieser Methode.

A Ein Netzwerk aus Luftballons Es konnte ein großes Erdbeben der Stärke 7,3 aus einer Entfernung von fast 2.000 Meilen messen. aus NahaufnahmeDie Ballons konnten deutlich kleinere Erdbeben erkennen.

Der Nachweis, dass solche Messungen auf einem Planeten funktionieren können und genau sind, der von Wissenschaftlern größtenteils verstanden wird, wird die Grundlage für zukünftige außerirdische Messungen liefern.

Die Herausforderung, sagte Bowman, bestehe darin, „herauszufinden, wie man das auf der Erde macht, und dann werden wir es zur Venus exportieren.“

In den 1980er Jahren ließen sowjetische Wissenschaftler im Rahmen der Missionen Vega 1 und 2 Ballons über der Venus starten. Die Ballons sollen Messungen der Atmosphäre durchführen und Daten über etwa 100 km sammeln und übermitteln 46 Stunden.

Da die ballonbasierte Akustik nun Fortschritte gemacht hat, wollen die Forscher einen Schritt zurück machen. Die Frage, ob die Venus vulkanisch aktiv ist, ist von zentraler Bedeutung für den Versuch zu verstehen, warum sie sich trotz ihrer Ähnlichkeit mit der Erde als unbewohnbar erwies. Die Aktivität innerhalb der inneren Planeten hängt eng damit zusammen, wie sich die Bedingungen auf der Oberfläche entwickeln und wie sie zu ihrer Atmosphäre beitragen.

Aber auf einem Planeten, dessen Oberfläche so heiß und der Druck so hoch ist, Bodenseismische Instrumente werden nicht von Dauer sein lange genug, um die Arbeit zu erledigen. Die Atmosphäre hingegen ist etwas sanfter – milder, wobei der Druck wahrscheinlicher in Höhen liegt, in denen der heliumgestützte Venusballon schwebt, etwa 30 Meilen hoch.

Die Dichte der Atmosphäre hat für luftgestützte Seismographen einen Vorteil: Druckwellen von seismischen Ereignissen lassen sich leichter erkennen.

Krishnamurthy sagte, wenn beispielsweise ein Erdbeben der Stärke 5 die Venus erschüttern würde, wäre das von einem Ballon empfangene atmosphärische Signal etwa 60-mal stärker als das eines ähnlichen Erdbebens auf der Erde.

Dies führte dazu, dass Krishnamurthy und Bowman gemeinsam an der Entwicklung heliumbetriebener Ballons arbeiteten, die auf einer theoretischen zukünftigen Venus-Mission fliegen könnten. Im Moment liegt ihr Fokus jedoch auf dem Verständnis der Erde, wo mehrere Datenströme ihnen helfen können, herauszufinden, was ein Signal bedeutet.

Manche Geräusche sind von Menschen verursacht und können leicht ignoriert werden, wie zum Beispiel das Rumpeln eines Zuges oder einer Windkraftanlage. In anderen Fällen schicken Wissenschaftler Ballons über bekannte turbulente Ereignisse, um zu sehen, wie es in der Stratosphäre ist – sie versuchen, Gewitter einzufangen, wenn ein Sturm vorhergesagt wird, oder sie lassen einen Ballon in der Nähe eines Gebiets starten, in dem es viele Brüche gibt, um zu sehen, ob sie ein Erdbeben messen können .

In einem Experiment banden Wissenschaftler einen Ballon fest und ließen ihn dann immer wieder fallen seismischer Hammer13 Tonnen wiegt, auf dem Boden, um kleine Erdbeben zu erzeugen, die am Ballon erfasst werden können.

„Auf der Venus gäbe es diese wunderbare Infrastruktur auf der Erde nicht“, um die Ballonanzeigen zu überprüfen, sagte Krishnamurthy. „Du fliegst ein bisschen blind.“