Balonul plutea deasupra Oceanului Pacific atunci când primele unde sonore au lovit. Timp de 11 secunde, un dispozitiv micuț care atârna sub balonul mare și transparent a înregistrat fluctuații bruște și sacadate ale presiunii aerului: ecourile unui cutremur la peste 2.800 de kilometri distanță.
Acel instrument științific era unul dintre cele patru care pluteau la înălțime deasupra arhipelagului Malay la 14 decembrie 2021. În acea zi, cvartetul a devenit prima rețea de dispozitive care a monitorizat un cutremur din aer, raportează cercetătorii în revista Aug. 16 Geophysical Research Letters.
Descoperirea ar putea ajuta oamenii de știință să urmărească cutremurele din zonele îndepărtate de pe Pământ și, de asemenea, deschide ușa pentru a trimite într-o zi baloane special echipate pentru a studia geologia altor lumi, inclusiv a celui mai apropiat vecin planetar al nostru.
„Venus este planeta soră a Pământului, dar este sora geamănă rea”, spune David Mimoun, cercetător planetar la Universitatea din Toulouse, Franța. „Nu știm de ce cele două planete sunt atât de diferite. De aceea avem nevoie de măsurători”.
Ideea de a folosi baloane pentru a studia zgomotele îndepărtate de pe Pământ își are rădăcinile în Războiul Rece. În anii 1940, armata americană a lansat un proiect ultrasecret pentru a spiona testele de arme nucleare sovietice folosind microfoane atașate la baloane care pluteau la mare înălțime în atmosferă. Atunci când pământul se cutremură, eliberează unde sonore de joasă frecvență care pot parcurge distanțe mari în atmosferă. Armata plănuia să folosească microfoanele pentru a capta sunetul produs de o explozie nucleară. Dar proiectul a fost considerat în cele din urmă prea costisitor și a fost abandonat – însă nu înainte ca unul dintre baloane să se prăbușească în New Mexico, dând naștere conspirației Roswell.
Timp de zeci de ani după aceea, știința baloanelor a rămas în mare parte în domeniul meteorologiei. Apoi, la începutul anilor 2000, Mimoun și colegii săi au început să experimenteze utilizarea baloanelor pentru explorarea spațiului, în special pentru studierea cutremurelor extraterestre.
Analiza cutremurelor este una dintre principalele modalități prin care oamenii de știință pot afla informații despre interiorul unei planete. Pe lumile cu atmosfere subțiri, cum ar fi Marte sau Luna Pământului, acest lucru înseamnă, în general, trimiterea unui lander la suprafață și măsurarea cutremurelor direct pe sol (SN: 5/13/22).
Dar a face asta pe Venus nu este chiar o opțiune. Atmosfera densă înseamnă că suprafața planetei are aproximativ aceeași presiune ca și oceanul de adâncime al Pământului, cu temperaturi medii de aproximativ 450° Celsius – suficient de fierbinte pentru a topi plumbul. „Practic, este un iad”, spune Mimoun.
Navele de aterizare au mai ajuns la suprafața lui Venus (SN: 6/19/76). Dar aceste sonde au rezistat doar câteva ore înainte de a ceda în fața căldurii și presiunii extreme. Șansele de a măsura un cutremur în acest interval scurt de timp sunt minime, spune Siddharth Krishnamoorthy, un tehnolog de cercetare la Jet Propulsion Laboratory al NASA din Pasadena, California, care nu a fost implicat în studiu. Astfel, deși imaginile radar ale lui Venus au dezvăluit o lume presărată cu vulcani, oamenii de știință încă nu știu cu siguranță dacă Venus este activă din punct de vedere geologic, spune el.
Oamenii de știință au experimentat anterior ideea de a detecta cutremurele de pe Venus cu ajutorul unor orbitale (SN: 9/02/05). Dar baloanele de detectare a cutremurelor au o rezoluție mai bună, spune Mimoun, ceea ce înseamnă că ele ar putea oferi cheia pentru a dezvălui viața din interiorul planetei. Dar mai întâi, Mimoun și colegii săi au trebuit să demonstreze că pot proiecta dispozitive suficient de mici pentru a fi transportate de baloane, dar suficient de sensibile pentru a detecta cutremurele la mare distanță.
În 2021, echipa a atașat microbarometre la 16 baloane lansate din Insulele Seychelles, în largul coastei Africii de Est. În decembrie, patru baloane – după ce au plutit în derivă la mii de kilometri distanță – au înregistrat unde sonore similare, de frecvență joasă. Aceste modificări ale presiunii atmosferice se asemănau cu măsurătorile de la sol ale unui cutremur cu magnitudinea de 7,3 grade în apropierea insulei indoneziene Flores, ceea ce indică faptul că undele sonore au fost produse de cutremur. Cercetătorii au reușit să folosească schimbările de presiune atmosferică pentru a localiza epicentrul cutremurului și pentru a calcula magnitudinea acestuia.
Știința baloanelor
La 14 decembrie 2021, un cutremur cu magnitudinea de 7,3 a avut loc în Marea Flores din Indonezia. La mare înălțime în atmosferă, patru baloane dotate cu barometre au detectat modificări ale presiunii atmosferice care semănau cu citirile de la sol ale cutremurului. Cvartetul este prima rețea de dispozitive care monitorizează un cutremur din aer.
Locațiile cutremurului, a seismometrelor și a celor 4 baloane
„Acesta este un pas uriaș în demonstrarea utilității acestei tehnologii”, spune Paul Byrne, un cercetător planetar de la Universitatea Washington din St. Louis, care nu a fost implicat în acest studiu.
Chiar și fără a putea capta cutremurele, baloanele, dacă sunt proiectate să supraviețuiască în atmosfera venusiană, ar putea fi capabile să detecteze schimbările de presiune atmosferică care dezvăluie indicii despre erupțiile vulcanice ale planetei și despre înălțimile misterioase ale acesteia, spune Byrne.
Venus intră într-o renaștere a interesului din partea agențiilor spațiale. Cel puțin două misiuni NASA pentru a vizita planeta sunt planificate pentru sfârșitul acestui deceniu (SN: 6/2/21). Mimoun speră ca baloanele de detectare a cutremurelor să fie incluse în următoarea misiune majoră, subliniind că datele lor ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă de ce Pământul și Venus – asemănătoare ca mărime și distanță față de Soare, în raport cu celelalte planete – au urmat căi atât de diferite.
„Nu avem niciun indiciu”, spune Mimoun. „Așa că trebuie să ne întoarcem înapoi”.