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    I segnali radio solari potrebbero essere utilizzati per monitorare lo scioglimento delle calotte glaciali

    Il setup sperimentale e il sito di test presso Store Glacier, Groenlandia. I ricercatori hanno concettualizzato un ricevitore alimentato a batteria con un'antenna posizionata sul ghiaccio in grado di misurare lo spessore del ghiaccio utilizzando le onde radio del sole. Credito:Sean Peters

    Il sole fornisce una fonte scoraggiante di disordine elettromagnetico:caotico, l'energia casuale emessa dall'enorme sfera di gas arriva sulla Terra in un ampio spettro di frequenze radio. Ma in quella casualità, I ricercatori di Stanford hanno scoperto gli ingredienti di un potente strumento per monitorare il ghiaccio e i cambiamenti polari sulla Terra e in tutto il sistema solare.

    In un nuovo studio, un team di glaciologi e ingegneri elettrici mostra come i segnali radio emessi naturalmente dal sole possono essere trasformati in un sistema radar passivo per misurare la profondità delle calotte glaciali e testarlo con successo su un ghiacciaio in Groenlandia. La tecnica, dettagliato nel giornale Lettere di ricerca geofisica il 14 luglio, potrebbe portare a un prezzo più conveniente, un'alternativa più potente e più pervasiva agli attuali metodi di raccolta dei dati, secondo i ricercatori. L'anticipo può offrire su larga scala, visione prolungata dello scioglimento delle calotte glaciali e dei ghiacciai, che sono tra le principali cause dell'innalzamento del livello del mare che minacciano le comunità costiere di tutto il mondo.

    Un cielo pieno di segnali

    Il radar per la penetrazione del ghiaccio nell'aria - il mezzo principale attuale per raccogliere informazioni diffuse sul sottosuolo polare - coinvolge aeroplani in volo contenenti un sistema ad alta potenza che trasmette il proprio segnale radar "attivo" attraverso la calotta glaciale. L'impresa richiede molte risorse, però, e fornisce solo informazioni sulle condizioni al momento del volo.

    Al contrario, la prova del concetto dei ricercatori utilizza un ricevitore alimentato a batteria con un'antenna posizionata sul ghiaccio per rilevare le onde radio del sole mentre viaggiano verso la Terra, attraverso la calotta glaciale e verso il sottosuolo. In altre parole, invece di trasmettere il proprio segnale, il sistema utilizza onde radio naturali che stanno già viaggiando dal sole, un trasmettitore nucleare nel cielo. Se questo tipo di sistema fosse completamente miniaturizzato e distribuito in estese reti di sensori, offrirebbe uno sguardo senza precedenti sull'evoluzione del sottosuolo delle condizioni polari in rapida evoluzione della Terra, dicono i ricercatori.

    "Il nostro obiettivo è tracciare una rotta per lo sviluppo di reti di sensori a bassa risorsa in grado di monitorare le condizioni del sottosuolo su una scala davvero ampia, ", ha affermato l'autore principale dello studio Sean Peters, che ha condotto ricerche per lo studio come studente laureato a Stanford e ora lavora al MIT Lincoln Laboratory. "Potrebbe essere difficile con i sensori attivi, ma questa tecnica passiva ci dà l'opportunità di sfruttare davvero le implementazioni a bassa risorsa."

    Un vantaggio casuale

    Oltre alla luce visibile e di altro tipo, il sole emette costantemente onde radio su un ampio, spettro casuale di frequenze. I ricercatori hanno usato questo caos a loro vantaggio:hanno registrato un frammento della radioattività del sole, che è come una canzone infinita che non si ripete mai, poi ho ascoltato quella firma unica nell'eco che si crea quando le onde radio solari rimbalzano sul fondo di una calotta glaciale. La misurazione del ritardo tra la registrazione originale e l'eco consente loro di calcolare la distanza tra il ricevitore di superficie e il pavimento della calotta glaciale, e quindi il suo spessore.

    Nel loro test su Store Glacier nella Groenlandia occidentale, i ricercatori hanno calcolato un tempo di ritardo dell'eco di circa 11 microsecondi, che mappa a uno spessore del ghiaccio di circa 3, 000 piedi, una cifra che corrisponde alle misurazioni dello stesso sito registrate sia dal radar terrestre che da quello aereo.

    "Una cosa è fare un po' di matematica e fisica e convincersi che qualcosa dovrebbe essere possibile, un'altra è vedere un'eco reale dal fondo di una calotta glaciale usando il sole, " ha detto l'autore senior Dustin Schroeder, un assistente professore di geofisica presso la Stanford's School of Earth, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth).

    Da Giove al Sole

    L'idea di utilizzare onde radio passive per raccogliere misurazioni geofisiche dello spessore del ghiaccio è stata inizialmente proposta dal coautore dello studio Andrew Romero-Wolf, un ricercatore del Jet Propulsion Laboratory della NASA, come un modo per investigare le lune ghiacciate di Giove. Poiché Schroeder e Romero-Wolf lavoravano insieme ad altri in missione, divenne chiaro che le onde radio generate dallo stesso Giove avrebbero interferito con i loro sistemi radar attivi di penetrazione del ghiaccio. A un certo punto, Romero-Wolf si rese conto che invece di una debolezza, Le irregolari emissioni radio di Giove potrebbero effettivamente essere un punto di forza, se potessero essere trasformati in una fonte per sondare il sottosuolo delle lune.

    "Abbiamo iniziato a discuterne nel contesto della luna di Giove Europa, ma poi ci siamo resi conto che avrebbe funzionato anche per osservare le calotte glaciali della Terra se sostituissimo Giove con il sole, " ha detto Schroeder.

    Da li, il team di ricerca ha intrapreso il compito di isolare le emissioni radio ambientali del sole per vedere se potesse essere utilizzato per misurare lo spessore del ghiaccio. Il metodo prevedeva di portare un sottoinsieme della banda di radiofrequenza da 200 a 400 megahertz del sole al di sopra del rumore di altri corpi celesti, elaborare enormi quantità di dati ed eliminare le fonti di elettromagnetismo create dall'uomo come le stazioni televisive, Radio FM e apparecchiature elettroniche.

    Mentre il sistema funziona solo quando il sole è sopra l'orizzonte, il proof-of-concept apre la possibilità di adattarsi ad altre sorgenti radio naturali e artificiali in futuro. I coautori stanno anche portando avanti la loro idea originale di applicare questa tecnica alle missioni spaziali sfruttando l'energia ambientale emessa da altre fonti astronomiche come il gigante gassoso Giove.

    "Spingere le frontiere della tecnologia di rilevamento per la ricerca planetaria ci ha permesso di spingere le frontiere della tecnologia di rilevamento per il cambiamento climatico, Schroeder ha detto. "Il monitoraggio delle calotte glaciali durante i cambiamenti climatici e l'esplorazione delle lune ghiacciate sui pianeti esterni sono entrambi ambienti a risorse estremamente basse in cui è davvero necessario progettare sensori eleganti che non richiedono molta energia".


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