Un nuovo studio mostra che i microfoni sospesi da palloncini di elio nella stratosfera possono rilevare i suoni a bassa frequenza delle onde oceaniche. Il nuovo metodo promette di rilevare segnali acustici provenienti da disastri naturali ed esplosioni nucleari che non possono essere sempre rilevati in modo affidabile dai sensori a terra, secondo gli autori dello studio.

Infrasuoni, suoni con frequenze inferiori a 20 Hertz, sono troppo bassi per essere uditi dagli umani, ma provengono da molte fonti, compresi i condizionatori d'aria, disastri naturali, temporali e vocalizzazioni di balene o elefanti. Gli scienziati possono utilizzare sensori a infrasuoni a terra per individuare la posizione e le dimensioni delle valanghe, colpi di meteoriti ed esplosioni nucleari, tra gli altri eventi.

Ma le reti di microfoni a infrasuoni a terra spesso subiscono interferenze dal vento e da fonti umane come macchinari vicini, dighe o ponti, rendendo difficile rilevare con precisione deboli segnali infrasuoni da sorgenti lontane.

I risultati del nuovo studio mostrano che i sensori nella stratosfera possono rilevare in modo affidabile i segnali a infrarossi senza questa interferenza. Questo potrebbe aiutare gli scienziati a rilevare meglio l'origine dei segnali a infrarossi, secondo gli autori dello studio.

"Con un sensore a terra, il vento soffia e crea turbolenze e provoca distorsioni, ma quando sei spinto dal vento, che non crea alcun rumore poiché stai viaggiando alla stessa velocità dell'aria intorno a te, " ha detto Daniel Bowman, un geofisico presso i Sandia National Laboratories di Albuquerque, Nuovo Messico, e autore principale del nuovo studio in Giornale di ricerca geofisica :Atmosfere, una rivista dell'American Geophysical Union. "Anche se hai una raffica di vento, l'aria nella stratosfera è circa 100 volte meno densa, quindi la forza che impone è molto minore. Queste due cose combinate fondamentalmente eliminano il rumore [del vento] nella stratosfera, per quanto ne sappiamo."

Lancio di microfoni su palloncini

Alla fine degli anni Quaranta, il governo degli Stati Uniti ha tentato di utilizzare sensori a palloncino per monitorare i test nucleari e il lancio di missili balistici durante il Progetto Mogul. Questo progetto è più ampiamente conosciuto come l'origine dell'incidente di Roswell, in cui inizialmente si pensava che i detriti del pallone fossero il risultato di un incidente UFO. All'inizio degli anni Sessanta, uno scienziato dell'Università del Michigan ha effettuato più voli in mongolfiera per misurare la quantità di infrasuoni udibili dalla stratosfera, ma questi risultati non sono ben documentati. Da allora era stata fatta poca o nessuna ricerca sui sensori a infrasuoni a bordo di un pallone, secondo Bowman.

"C'erano 50 anni di niente, e nel 2014, io e il mio consigliere abbiamo messo un microfono su un pallone nel New Mexico come parte di un progetto studentesco e abbiamo iniziato a registrare gli infrasuoni da questo ambiente, " ha detto Bowman. "Ci siamo resi conto tardivamente che eravamo davvero i primi a farlo da un po' di tempo".

Nel nuovo studio, Bowman e i suoi colleghi hanno contribuito con i payload di infrasuoni alla High Altitude Student Platform (HASP) della NASA. un programma annuale che offre ai team di studenti l'opportunità di eseguire esperimenti su voli di lunga durata nella stratosfera. Durante i voli 2014-2015 su Arizona e New Mexico, in cui i palloncini HASP erano dotati di microfoni, hanno rilevato per la prima volta segnali di microbarom nella stratosfera, ha detto Bowman.

Gli autori dello studio hanno confrontato i microbaromi rilevati dai loro sensori stratosferici con i segnali dei sensori a terra. Hanno scoperto che i sensori stratosferici potevano rilevare microbaromi aggiuntivi e rilevavano meno rumore di fondo rispetto ai sensori di terra. Mentre il nuovo studio ha esaminato solo le registrazioni di una manciata di voli, i risultati indicano che i sensori a palloncino sono un metodo promettente per rilevare altri infrasuoni, come quelli dovuti a disastri naturali o esplosioni nucleari, ha detto Bowman.

I rilevatori potrebbero essere utilizzati per monitorare gli infrasuoni generati dalle armi nucleari e potrebbero aiutare a far rispettare i divieti di armi nucleari, ha detto Bowman. I sensori di infrasuoni a palloncino potrebbero anche essere usati per rilevare gli infrasuoni nell'atmosfera di un pianeta gassoso che potrebbero aiutare gli scienziati a conoscere l'interno di quel pianeta e i fenomeni nell'atmosfera come colpi di meteoriti e tuoni, ha detto Bowman.

Sono necessarie ulteriori ricerche per migliorare i sensori aerei, ha detto Bowman. I ricercatori devono scegliere con attenzione l'altitudine e il periodo dell'anno per il volo del pallone per assicurarsi che viaggi nell'area desiderata. Perché i rilevatori si muovono con il vento, i ricercatori possono solo dire se il suono proviene da sopra o da sotto il sensore, e non è possibile determinare la direzione esatta da cui proviene un infrasuono.

Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per aiutare a risolvere alcuni di questi problemi, Bowman ha affermato che i voli iniziali discussi nel nuovo documento indicano che il metodo ha il potenziale per ulteriori sviluppi.

"Non sostituiremo mai le reti di terra, ma penso che possiamo aumentarli notevolmente, " ha detto Bowman. "Penso anche che questo porti davvero alla realizzazione della possibilità dell'acustica planetaria, che è estremamente eccitante. Penso che vedremo cose davvero eccitanti in futuro".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.