Einige von den Ballons aufgenommene Geräusche haben eine eindeutige Quelle; Ein leises Murmeln, ähnlich dem Seufzen, das man hört, wenn man eine Muschel ans Ohr hält, ist das entfernte Geräusch von aufeinander schlagenden Meereswellen. Aber andere intermittierende Knistergeräusche lassen sich nicht erklären.
„Wir verbringen übermäßig viel Zeit damit, darüber zu streiten, was die Dinge sind“, sagte Siddharth Krishnamoorthy, ein Forschungstechnologe am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.
„Ich mache das jetzt seit etwa zehn Jahren, und die Tatsache, dass es mysteriöse Geräusche gibt, die ich nicht verstehe, ist beunruhigend, aber es ist keine Offenbarung“, sagte Daniel Bowman, leitender Wissenschaftler bei Sandia National Laboratories, die die solarbetriebenen Ballons bauen und starten. Bowman präsentiert seine neueste Arbeit diese Woche auf dem 184. Treffen der Acoustical Society of America in Chicago.
„Aber es ist lustig, mit Leuten wie Ihnen zu sprechen, die sagen: ‚Moment, was? Hörst du was?‘ Und nein, wir wissen nicht, was es ist.“
Die Geräusche zu verstehen ist mehr als eine intellektuelle Beschäftigung. Wissenschaftler, die Ballons auf der Erde starten, wollen unseren Planeten als Testumgebung für die Interpretation ballonbasierter Aufzeichnungen nutzen, damit wir eines Tages ähnliche Ballons zur Erforschung anderer Welten schicken können.
Versandband, Plastikfolien und Holzkohlepulver im Wert von 50 $
Ballons in die Stratosphäre der Erde schweben zu lassen, erweist sich als überraschend technologiearmes Unterfangen.
Bowman baut solarbetriebene Heißluftballons aus gewöhnlichen Materialien, die man in einem Baumarkt findet: Malerfolien und Klebeband, in die Holzkohlepulver eingestreut ist. Um zu vermeiden, dass seine Kreationen mit Spionageballons verwechselt werden oder Flugzeuge stören, informiert er die Federal Aviation Administration über seine Experimente.
Die Sonne erwärmt die Luft im Inneren des Ballons, wodurch sie weniger dicht ist als die Außenluft, und dann verschwindet sie. Der Ballon erreicht die Stratosphäre vor Sonnenuntergang und sinkt dann aufgrund der Temperaturänderung ab. Die Ballons fliegen dorthin, wo der Wind sie hinweht – einer reiste den ganzen Weg vom Zentrum von New Mexico bis in die Außenbezirke von Houston.
Bowman interessierte sich zunächst für den Einsatz von Ballons zur Messung von Vulkanausbrüchen an Orten auf der Erde, die nicht besonders gut überwacht werden. Ein über einer vulkanisch aktiven Region schwebender Ballon könnte die durch einen Ausbruch erzeugten Schallwellen erkennen und Flugzeuge warnen, ihre Flugroute zu ändern.
In jüngerer Zeit werden die Ballons jedoch auch als Erdbebenmonitore am Himmel eingesetzt. Die durch Erdbeben erzeugten seismischen Wellen bewegen sich durch die Erde, erzeugen aber auch Schallwellen, die sich durch die Luft bewegen. Wissenschaftler haben kürzlich bewiesen, dass dies möglich ist Mit dieser Methode können Sie eine Reihe von Beben aus der Nähe oder aus der Ferne messen.
Ein Netzwerk aus Ballons konnte ein großes Beben der Stärke 7,3 aus einer Entfernung von fast 2.000 Meilen messen. Aus der Nähe konnten Ballons viel kleinere Beben erkennen.
Der Nachweis, dass solche Messungen funktionieren können und auf einem Planeten, den die Wissenschaftler größtenteils verstehen, genau sind, wird die Grundlage für zukünftige außerirdische Messungen liefern.
Die Herausforderung besteht darin, „herauszufinden, wie man das auf der Erde macht, und dann exportieren wir es zur Venus“, sagte Bowman.
In den 1980er Jahren ließen sowjetische Wissenschaftler im Rahmen der Missionen Vega 1 und 2 Ballons über der Venus starten. Die für atmosphärische Messungen vorgesehenen Ballons sammelten und übermittelten etwa 46 Stunden lang Daten.
Da die Wissenschaft der ballonbasierten Akustik nun Fortschritte gemacht hat, wollen die Forscher einen Schritt zurückgehen. Die Frage, ob die Venus vulkanisch aktiv ist, ist von zentraler Bedeutung für den Versuch zu verstehen, warum sie sich trotz ihrer großen Ähnlichkeit mit der Erde als so unbewohnbar erwies. Die Aktivität im Inneren der Planeten ist eng mit der Entwicklung der Bedingungen auf der Oberfläche verknüpft und trägt zu ihrer Atmosphäre bei.
Aber auf einem Planeten, dessen Oberfläche so heiß und der Druck so hoch ist, Bodengestützte seismische Instrumente werden nicht von Dauer sein lange genug, um die Arbeit zu erledigen. Die Atmosphäre hingegen ist etwas milder – gemäßigter, mit erträglicheren Drücken in den Höhen, in denen ein mit Helium betriebener Venusballon schweben würde, etwa 30 Meilen hoch.
Und die Dichte der Atmosphäre hat für luftbasierte seismische Messungen einen Vorteil: Die Druckwellen seismischer Ereignisse lassen sich leichter erkennen.
Krishnamoorthy sagte, wenn beispielsweise ein Beben der Stärke 5 die Venus erschüttern würde, wäre das von einem Ballon empfangene atmosphärische Signal etwa 60-mal so stark wie das von einem entsprechenden Beben auf der Erde erzeugte Signal.
Das veranlasste Krishnamoorthy und Bowman, gemeinsam an einem Vorschlag für heliumbetriebene Ballons zu arbeiten, die auf einer theoretischen zukünftigen Venus-Mission fliegen könnten. Im Moment liegt ihr Fokus jedoch auf dem Verständnis der Erde, wo mehrere Datenströme ihnen dabei helfen können, herauszufinden, was ein Signal bedeutet.
Einige der Geräusche sind von Menschen verursacht und können leicht ausgeschlossen werden, wie zum Beispiel das ferne Rumpeln eines Zuges oder von Windkraftanlagen. In anderen Fällen schicken Wissenschaftler Ballons über bekannte laute Ereignisse, um zu sehen, wie sie sich in der Stratosphäre anhören – sie versuchen, Gewitter einzufangen, wenn ein Sturm vorhergesagt wird, oder sie lassen einen Ballon in der Nähe eines Gebiets starten, in dem es viel Fracking gibt, um zu sehen, ob sie einen messen können Erdbeben.
In einem Experiment befestigten Wissenschaftler einen Ballon und ließen dann wiederholt einen seismischen Hammer, der 13 Tonnen wog, auf den Boden fallen, um kleine Erdbeben zu erzeugen, die von Instrumenten am Ballon erkannt werden konnten.
„Auf der Venus wird es diese großartige Infrastruktur am Boden nicht geben“, um die Ballonmesswerte zu überprüfen, sagte Krishnamoorthy. „Du fliegst ein bisschen blind.“
