Rosalind Evans
Ein Forscherteam hat riesige Solarballons in einer Höhe von 70.000 Fuß (21.000 Meter) aufsteigen lassen, um die Geräusche der Stratosphäre der Erde aufzuzeichnen, und ihre Mikrofone haben faszinierende und unerwartete Geräusche aufgenommen.
In der Stratosphäre, der zweiten atmosphärischen Schicht der Erde, befindet sich die Ozonschicht, die die ultraviolette Strahlung der Sonne absorbiert und streut. In dieser Region, die sich durch dünne und trockene Luft auszeichnet, gibt es kaum Turbulenzen, und sie ist die maximale Höhe für Düsenflugzeuge und Wetterballons.
Daniel Bowman, ein leitender Wissenschaftler bei den Sandia National Laboratories, wurde während seines Studiums dazu inspiriert, die Klanglandschaft der Stratosphäre zu erforschen, nachdem er die von Vulkanen erzeugten niederfrequenten Geräusche, den so genannten Infraschall, kennengelernt hatte, die das menschliche Ohr nicht hören kann.
Ursprünglich wollten Bowman und sein Berater Jonathan Lees von der University of North Carolina, Chapel Hill, Infraschallrekorder an Ballons befestigen, um Vulkangeräusche aufzuzeichnen. Sie stellten jedoch fest, dass in den letzten 50 Jahren niemand versucht hatte, Mikrofone an Stratosphärenballons anzubringen. Diese Erkenntnis veranlasste sie, das Potenzial dieser neuen Plattform zu erkunden. Lees, ein Professor für Erd-, Meeres- und Umweltwissenschaften mit den Schwerpunkten Seismologie und Vulkanologie, schloss sich dem Projekt an.
Diese Solarballons können doppelt so hoch aufsteigen wie Verkehrsflugzeuge. Laut Bowman nahm das Team während seiner Ballonflüge verschiedene Geräusche auf, darunter Explosionen an der Oberfläche und in der Erde, Donner, kollidierende Meereswellen, Flugzeuge, Stadtgeräusche, Raketenstarts, Erdbeben und möglicherweise sogar Züge und Düsenflugzeuge. Außerdem wurden auch Geräusche unbekannten Ursprungs aufgezeichnet.
Auf der 184. Tagung der Acoustical Society of America in Chicago präsentierte das Team seine Ergebnisse anhand einer Aufnahme von einem NASA-Ballon, der über der Antarktis kreiste. Die Aufnahme enthielt Infraschallsignale von aufeinanderprallenden Meereswellen, die einem kontinuierlichen Seufzer ähneln. Sie enthielt jedoch auch Knistern und Rascheln, dessen Quelle nicht identifiziert werden konnte.
Bowman und seine Mitarbeiter forschten mit NASA-Ballons und anderen Fluganbietern und ergriffen die Initiative zum Bau ihrer Ballons, die jeweils einen Durchmesser von etwa 19,7 bis 23 Fuß (ca. 6 Meter) haben. Diese kostengünstigen Ballons können mit leicht erhältlichen Materialien aus Baumärkten und pyrotechnischen Geschäften zusammengebaut werden und dauern etwa 3,5 Stunden für ein Team von zwei Personen.
Die Ballons werden aus Malerplastik, Paketband und Kohlestaub hergestellt, wobei der Kohlestaub die Ballons verdunkelt. Wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, absorbieren die abgedunkelten Ballons Wärme und werden schwimmfähig. Diese einfache Do-it-yourself-Konstruktion ermöglicht es den Forschern, mehrere Ballons für eine umfassende Datenerfassung aufsteigen zu lassen. Bowman betonte, dass sogar Highschool-Schüler, die Zugang zu ihrer Sporthalle haben, mit Hilfe einer Handy-App namens RedVox zur Aufzeichnung von Infraschall Solarballons bauen können.
Zwischen 2016 und April dieses Jahres hat Bowman schätzungsweise mehrere Dutzend Solarballons zur Aufnahme von Infraschall gestartet. Die Ballons trugen Mikrobarometer, die ursprünglich für die Überwachung von Vulkanen entwickelt wurden, um niederfrequente Geräusche aufzuzeichnen. Die Ballons wurden per GPS geortet, da sie Hunderte von Kilometern zurücklegen und in problematischen Gebieten landen konnten.
Das Team sah sich aufgrund der rauen Umgebung der Stratosphäre, in der extreme Temperaturschwankungen herrschen, mit Herausforderungen konfrontiert. Bowman wies darauf hin, dass Solarballons träge sein können, und dass sie beim Versuch, sie zu starten, versehentlich einige beschädigt hatten. Manchmal mussten für die Bergung der Nutzlasten Schluchten und Berge durchquert werden. In einem Fall hat sich ein Ballon nach einer nächtlichen Landung auf einem Feld selbst wieder in die Luft gebracht, so dass er einen weiteren Tag fliegen konnte.
Der Vorteil des Erreichens großer Höhen mit Ballons besteht darin, dass der Geräuschpegel reduziert und der Erfassungsbereich erweitert wird. Außerdem bieten diese Ballons Zugang zur gesamten Erde. Die Forscher stehen jedoch vor der Aufgabe, die während der Flüge aufgezeichneten Signale zu entschlüsseln. Laut Bowman wurden bei zahlreichen Flügen Signale aufgefangen, deren Ursprung unbekannt bleibt. Obwohl es sich dabei wahrscheinlich um gewöhnliche Ereignisse wie Turbulenzen, weit entfernte schwere Stürme oder sogar von Menschen verursachte Objekte wie Güterzüge handelt, ist es aufgrund der fehlenden Daten schwierig, genau zu bestimmen, was passiert.
Sarah Albert, Geophysikerin an den Sandia National Laboratories, hat ebenfalls ein Phänomen erforscht, das als „Schallkanal“ bekannt ist und sich in den von Bowman untersuchten Höhen befindet. Ihre Aufzeichnungen haben unidentifizierte Geräusche und Raketenstarts eingefangen. Bowman spekuliert, dass der Ton in diesem Kanal gefangen bleiben könnte, bis er verstümmelt wird. Die Unterscheidung zwischen nahen und leisen Ereignissen wie Turbulenzen und weit entfernten, lauten Phänomenen wie Stürmen muss jedoch noch geklärt werden.
Bowman und Albert planen, den Luftschallkanal weiter zu untersuchen und die Quellen der mysteriösen Geräusche in der Stratosphäre zu ermitteln. Sie sind besonders daran interessiert, die Variabilität der stratosphärischen Geräuschkulisse über verschiedene Jahreszeiten und Standorte hinweg zu verstehen.
Die Auswirkungen dieser Forschung gehen über die Stratosphäre der Erde hinaus. Bowman stellt sich vor, dass heliumgefüllte Versionen dieser Ballons bei der Erkundung anderer Planeten wie der Venus eingesetzt werden könnten. Indem sie wissenschaftliche Instrumente über oder in den Wolken anderer Himmelskörper transportieren, könnten diese Ballons Testflüge für größere, kompliziertere Missionen durchführen.
Die Geräuschkulisse der Stratosphäre zu verstehen und ihre rätselhaften Geräusche zu entschlüsseln, ist ein faszinierendes Unterfangen, das wertvolle Erkenntnisse über die Erdatmosphäre liefern und möglicherweise künftige Weltraumforschungsprojekte beeinflussen könnte. Mit jedem Ballonstart und jeder Aufzeichnung kommen Bowman und sein Team dem Ziel näher, die Geheimnisse zu lüften, die in den oberen Bereichen der Atmosphäre unseres Planeten verborgen sind.
