Suara Misterius Tak Dikenal Terekam di Stratosfer

Mendaftar untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita tentang penemuan menarik, terobosan ilmiah, dan banyak lagi.

Balon matahari raksasa dikirim 70.000 kaki ke udara untuk merekam suara stratosfer Bumi – dan mikrofon menangkap beberapa suara yang tidak terduga.

Stratosfer adalah lapisan kedua atmosfer bumi, dan pada tingkat yang lebih rendah adalah lapisan ozon, yang menyerap dan menyebarkan radiasi ultraviolet matahari, menurut NASA. Udara stratosfer yang tipis dan kering, tempat pesawat jet dan balon cuaca mencapai ketinggian maksimumnya, adalah lapisan atmosfer yang relatif tenang yang jarang terganggu oleh turbulensi.

Daniel Bowman, ilmuwan utama di Sandia National Laboratory di New Mexico, tertarik untuk menjelajahi soundscape stratosfer setelah diperkenalkan dengan suara frekuensi rendah yang dihasilkan oleh gunung berapi di sekolah pascasarjana. Fenomena ini, disebut infrasonik, tidak terdengar oleh telinga manusia.

Bowman dan teman-temannya sebelumnya memasang kamera pada balon cuaca untuk “mengambil gambar langit hitam di atas dan bumi jauh di bawah” dan berhasil membuat balon surya mereka sendiri.

Dia mengusulkan untuk memasang perekam inframerah ke balon untuk merekam suara gunung berapi. Tapi kemudian dia dan penasihatnya, Jonathan Lees dari University of North Carolina di Chapel Hill, “menyadari bahwa tidak ada yang mencoba memasang mikrofon di balon stratosfer selama setengah abad, jadi kami bergerak maju untuk mengeksplorasi apa yang bisa dilakukan oleh platform baru ini, ” kata Bowman. Lees adalah profesor ilmu bumi, laut, dan lingkungan yang melakukan penelitian di bidang seismologi dan vulkanologi.

Balon dapat mengambil sensor dua kali lebih cepat dari jet komersial.

“Dalam balon surya kami, kami telah merekam ledakan kimia, guntur, gelombang laut yang menerjang, pesawat baling-baling, suara kota, peluncuran roket tambahan, gempa bumi, dan kereta barang dan pesawat jet,” kata Bowman melalui email. “Kami telah merekam suara, dan asalnya tidak jelas.”

Temuan ini dibagikan pada hari Kamis Pertemuan ke-184 Masyarakat Akustik Amerika, Chicago.

Dalam rekaman yang dibagikan oleh Bowman dari balon NASA yang mengorbit Antartika, infrasonik dari deburan ombak laut terdengar seperti desahan terus menerus. Tetapi ledakan dan gemuruh lainnya tidak diketahui asalnya.

Lihat konten interaktif ini di CNN.com

Bowman mengatakan bahwa di stratosfer, “beberapa pesawat memiliki sinyal infra merah misterius beberapa kali dalam satu jam, tetapi sumbernya sama sekali tidak diketahui.”

Bowman dan kolaboratornya melakukan penelitian menggunakan balon NASA dan penyedia penerbangan lainnya, tetapi mereka memutuskan untuk membuat balon mereka sendiri, masing-masing berukuran sekitar 19,7 hingga 23 kaki (6 hingga 7 meter).

Bahan dapat ditemukan di toko perlengkapan perangkat keras dan piroteknik, dan balon dapat dipasang di lapangan basket.

“Setiap balon terbuat dari plastik pelukis, pita pengiriman, dan debu arang,” kata Bowman melalui email. “Biaya pembuatannya sekitar $50, dan dua orang kru dapat membuatnya dalam 3,5 jam. Jika Anda membawanya ke lapangan pada hari yang cerah dan mengisinya dengan udara, alat ini dapat membawa muatan satu pon menjadi sekitar 70.000 kaki.

Debu arang digunakan di dalam balon untuk menggelapkannya, dan ketika sinar matahari mengenai balon yang gelap, udara di dalamnya memanas dan mengapung. Desain DIY yang murah dan mudah berarti peneliti dapat melepaskan banyak balon untuk mengumpulkan data sebanyak mungkin.

“Pada dasarnya, sekelompok siswa sekolah menengah dengan akses ke gym sekolah Balon matahari bisa dibuatBahkan ada aplikasi ponsel bernama RedVox yang bisa merekam infrasonik,” kata Bowman.

Bowman memperkirakan dia meluncurkan beberapa lusin balon surya untuk mengumpulkan rekaman infrasonik dari 2016 hingga April tahun ini. Mikrobarometer, awalnya dirancang untuk memantau gunung berapi, dipasang pada balon untuk merekam suara frekuensi rendah.

Para peneliti melacak balon mereka dengan GPS saat mereka melakukan perjalanan ratusan mil dan mendarat di lokasi yang tidak nyaman.

Penerbangan terpanjang hingga saat ini dengan balon helium NASA adalah 44 hari, merekam data selama 19 hari sebelum baterai di mikrofon mati. Sementara itu, penerbangan balon matahari berlangsung sekitar 14 jam di musim panas dan mendarat setelah matahari terbenam.

Keuntungan dari ketinggian yang dicapai balon adalah tingkat kebisingannya rendah dan jangkauan deteksi ditingkatkan – dan seluruh Bumi dapat diakses. Namun balon menghadirkan tantangan bagi para peneliti. Stratosfer adalah lingkungan yang keras dengan fluktuasi suhu liar antara panas dan dingin.

“Balon tenaga surya agak tipis, dan kami telah merusak beberapa di semak-semak saat mencoba meluncurkannya,” kata Bowman. “Kami harus turun melalui lembah dan pegunungan untuk mendapatkan muatan kami. Suatu kali, rekan-rekan Oklahoma State kami benar-benar mendaratkan balon di lapangan, bermalam, dan kemudian meluncurkannya kembali ke udara untuk terbang lagi sepanjang hari!

Pelajaran dari banyak penerbangan balon telah membuat prosesnya lebih mudah, tetapi sekarang tantangan terbesar bagi para peneliti adalah mengidentifikasi sinyal yang direkam selama penerbangan.

“Ada begitu banyak pesawat dengan sinyal yang tidak kami mengerti asalnya,” kata Bowman. “Mereka memang biasa-biasa saja — mungkin turbulensi, badai hebat yang jauh atau semacam faktor manusia — seperti kereta barang — tetapi terkadang sulit untuk mengatakan apa yang terjadi karena tidak ada data di sana.”

Sarah Albert, ahli geofisika di Sandia National Laboratories, mempelajari “saluran suara” — jalur melalui atmosfer yang membawa suara dalam jarak yang sangat jauh — di ketinggian yang sedang dipelajari Bowman. dia Rekam peluncuran peluncuran roket dan gemuruh tak dikenal lainnya.

“Suara tersangkut di saluran dan bergema hingga benar-benar terdistorsi,” kata Bowman. “Tapi apakah itu dekat dan sangat sepi (seperti turbulensi) atau jauh dan keras (seperti badai jauh) masih belum jelas.”

Bowman dan Albert akan terus mempelajari saluran suara di udara untuk mencoba menentukan dari mana suara di stratosfer berasal – dan mengapa beberapa pesawat merekamnya dan yang lainnya tidak.

Bowman tertarik untuk memahami lanskap suara stratosfer dan membuka fitur utama seperti variasi lintas musim dan lokasi.

Versi balon yang diisi helium ini suatu hari nanti dapat digunakan Jelajahi planet lain seperti VenusMembawa instrumen ilmiah di atas atau di dalam awan planet selama beberapa hari sebagai uji terbang untuk misi yang lebih besar dan lebih kompleks.