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Graban misteriosos estruendos en la estratosfera de la Tierra
(CNN) -- Un grupo de investigadores envió globos solares gigantes a 21.336 metros de altura para grabar sonidos de la estratosfera de la Tierra, y los micrófonos captaron algunos ruidos inesperados.
La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera terrestre, y su nivel inferior contiene la capa de ozono que absorbe y dispersa la radiación ultravioleta del Sol, según la NASA. El aire fino y seco de la estratosfera es donde los aviones a reacción y los globos meteorológicos alcanzan su máxima altitud, y la capa atmosférica relativamente tranquila rara vez se ve perturbada por turbulencias.
Daniel Bowman, científico principal de Sandia National Laboratories de Nuevo México, se animó a explorar el paisaje sonoro de la estratosfera tras conocer los sonidos de baja frecuencia que generan los volcanes. Este fenómeno, conocido como infrasonido, es inaudible para el oído humano.
Un globo aerostático propulsado por energía solar de Sandia National Laboratories emprende el vuelo portando sensores, entre ellos un rastreador GPS y un sensor de infrasonidos reutilizable. Crédito: Sandia National Laboratories
Bowman y sus amigos ya habían montado cámaras en globos meteorológicos "para fotografiar el cielo negro de arriba y la Tierra de abajo" y habían construido con éxito su propio globo solar.
Bowman propuso instalar grabadoras de infrasonidos en los globos para registrar los sonidos de los volcanes. Pero entonces él y su asesor Jonathan Lees, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, "se dieron cuenta de que nadie había intentado poner micrófonos en globos estratosféricos en medio siglo, así que pasamos a explorar qué podía hacer esta nueva plataforma", explicó Bowman. Lees es profesor de Ciencias de la Tierra, Marinas y Medioambientales e investiga la sismología y la vulcanología.
Los globos pueden transportar sensores al doble de altura que los aviones comerciales.
"En nuestros globos solares hemos grabado explosiones químicas superficiales y enterradas, truenos, olas oceánicas chocando, aviones de hélice, sonidos urbanos, lanzamientos de cohetes suborbitales, terremotos y puede que incluso trenes de mercancías y aviones a reacción", explica Bowman por correo electrónico. "También hemos registrado sonidos cuyo origen no está claro".
Los hallazgos se compartieron este jueves en la 184° Reunión de la Sociedad Acústica de EE.UU. en Chicago.
Una grabación compartida por Bowman desde un globo de la NASA que sobrevoló la Antártida contiene infrasonidos de olas oceánicas chocando, que suenan como suspiros continuos. Pero otros crujidos y susurros tienen orígenes desconocidos.
En la estratosfera, "hay señales misteriosas de infrasonidos que se producen unas pocas veces por hora en algunos vuelos, pero su origen es completamente desconocido", afirma Bowman.
Construir globos solares
Bowman y sus colaboradores han investigado con globos de la NASA y otros proveedores de vuelos, pero decidieron construir sus propios globos, cada uno de unos 6 a 7 metros de diámetro.
Los suministros se pueden encontrar en ferreterías y tiendas de artículos pirotécnicos, y los globos se pueden montar en una cancha de baloncesto.
"Cada globo está hecho de plástico de pintor, cinta adhesiva y polvo de carbón", explica Bowman por correo electrónico. "Cuestan unos US$ 50 fabricarlos y un equipo de dos personas puede construir uno en unas 3,5 horas. Basta con llevarlo a un campo en un día soleado y llenarlo de aire, y transportará medio kilo de carga útil a unos 21.336 metros".
El polvo de carbón se utiliza dentro de los globos para oscurecerlos, y cuando el Sol brilla sobre los globos oscuros, el aire de su interior se calienta y se vuelve boyante. El diseño, barato y fácil de hacer, permite a los investigadores soltar varios globos para recoger la mayor cantidad de datos posible.
Esta vista desde uno de los globos aerostáticos solares de Sandia National Laboratories se tomó a una altura de unos 21 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Crédito: Guide Star Engineering LLC/Sandia National Laboratories
"Realmente, un grupo de estudiantes de secundaria con acceso al gimnasio de la escuela podría construir un globo solar, e incluso hay una aplicación de teléfono celular llamada RedVox que puede grabar infrasonidos", dijo Bowman.
Bowman calcula que lanzó varias docenas de globos solares para recoger grabaciones de infrasonidos entre 2016 y abril de este año. Los microbarómetros, diseñados originalmente para el monitoreo de volcanes, se fijaron a los globos para registrar sonidos de baja frecuencia.
Los investigadores rastrearon sus globos mediante GPS, ya que pueden viajar cientos de kilómetros y aterrizar en
lugares poco convenientes.
El vuelo más largo hasta la fecha fue de 44 días a bordo de un globo de helio de la NASA, que registró 19 días de datos antes de que se agotaran las baterías del micrófono. Mientras tanto, los vuelos de globos solares suelen durar unas 14 horas durante el verano y aterrizan una vez que se pone el sol.
Desentrañar los sonidos misteriosos
La ventaja de la gran altitud que alcanzan los globos es que los niveles de ruido son menores y el alcance de la detección aumenta, con lo que se puede acceder a toda la Tierra. Pero los globos también suponen un reto para los investigadores. La estratosfera es un entorno duro, con fluctuaciones de temperatura drásticas entre el calor y el frío.
"Los globos solares son un poco lentos y hemos estrellado algunos contra arbustos al intentar lanzarlos", explica Bowman. "Hemos tenido que adentrarnos en cañones y atravesar montañas para transportar nuestras cargas. Una vez, nuestros colegas del estado de Oklahoma hicieron aterrizar un globo en un campo, pasaron la noche y volvieron a lanzarlo para volar otro día entero".
Las lecciones aprendidas de los múltiples vuelos en globo han facilitado algo el proceso, pero ahora el mayor reto para los investigadores es identificar el origen de las señales registradas durante los vuelos.
"Hay muchos vuelos con señales cuyo origen no comprendemos", afirma Bowman. "Es casi seguro que son mundanas, tal vez un parche de turbulencia, una tormenta severa distante, o algún tipo de objeto humano como un tren de mercancías, pero a veces es difícil saber lo que está pasando debido a la falta de datos allí arriba".
Sarah Albert, geofísica de Sandia National Laboratories, investigó un "canal sonoro", un conducto que transporta sonidos a grandes distancias a través de la atmósfera, situado a las altitudes que estudia Bowman. Sus grabaciones han captado lanzamientos de cohetes y otros estruendos no identificados.
Los geofísicos de los Sandia National Laboratories (de izquierda a derecha) Daniel Bowman y Sarah Albert muestran un sensor de infrasonidos y la caja utilizada para proteger los sensores de las temperaturas extremas. Crédito: Randy Montoya/Sandia National Laboratories
"Puede ser que el sonido quede atrapado en el canal y resuene hasta quedar completamente distorsionado", explica Bowman. "Pero aún no está claro si es cercano y bastante silencioso (como un parche de turbulencia) o distante y ruidoso (como una tormenta lejana)".
Bowman y Albert seguirán investigando el canal de sonido aéreo e intentarán determinar dónde se originan los estruendos de la estratosfera, y por qué algunos vuelos los registran y otros no.
Bowman está ansioso por comprender el paisaje sonoro de la estratosfera y desentrañar características clave, como la variabilidad entre estaciones y lugares.
Es posible que algún día se utilicen versiones llenas de helio de estos globos para explorar otros planetas como Venus, transportando instrumentos científicos por encima o dentro de las nubes del planeta durante unos días como vuelo de prueba para misiones más grandes y complejas.
