Une équipe de chercheurs a déployé de gigantesques ballons solaires à une altitude de 70 000 pieds pour enregistrer les sons de la stratosphère terrestre, et leurs microphones ont capté des bruits intrigants et inattendus.
La stratosphère, la deuxième couche atmosphérique de la Terre, abrite la couche d’ozone, qui absorbe et disperse les rayons ultraviolets du soleil. Cette région, caractérisée par de l’air mince et sec, connaît une turbulence minimale et est l’altitude maximale pour les avions à réaction et les ballons météorologiques.
Daniel Bowman, scientifique principal au Laboratoire national de Sandia, a été inspiré à explorer le paysage sonore de la stratosphère pendant ses études supérieures après avoir été sensibilisé aux sons de basse fréquence générés par les volcans, appelés infrasons, que l’oreille humaine ne peut pas percevoir.
Initialement, avec l’intention de fixer des enregistreurs d’infrasons à des ballons pour enregistrer les sons des volcans, Bowman et son conseiller, Jonathan Lees de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, ont découvert que personne n’avait tenté de fixer des microphones à des ballons stratosphériques au cours des 50 dernières années. Cette révélation les a amenés à explorer le potentiel de cette nouvelle plateforme. Lees, professeur de sciences terrestres, marines et environnementales spécialisé en sismologie et en volcanologie, s’est joint à l’entreprise.
Ces ballons solaires peuvent monter deux fois plus haut que les avions de ligne. Selon Bowman, l’équipe a enregistré divers sons lors de leurs vols en ballon, notamment des explosions de surface et souterraines, des éclairs, des vagues océaniques se percutant, des avions, des sons urbains, des lancements de fusées, des tremblements de terre et peut-être même des trains et des avions à réaction. De plus, ils ont également capté des sons d’origine inconnue.
Présentant leurs résultats lors de la 184e réunion de la Société acoustique d’Amérique à Chicago, l’équipe a partagé un enregistrement d’un ballon de la NASA tournant autour de l’Antarctique. L’enregistrement contenait des signaux d’infrasons de vagues océaniques se percutant, ressemblant à un soupir continu. Cependant, il contenait également des crépitements et des bruissements, dont la source reste non identifiée.
Bowman et ses collaborateurs ont mené des recherches en utilisant des ballons de la NASA et d’autres prestataires de vols, et ont pris l’initiative de construire leurs propres ballons, mesurant chacun environ 19,7 à 23 pieds de diamètre. Ces ballons économiques peuvent être assemblés à l’aide de fournitures facilement disponibles dans les quincailleries et magasins de pyrotechnie, prenant environ 3,5 heures à une équipe de deux personnes pour terminer.
Les ballons sont construits avec du plastique pour peintres, du ruban adhésif d’expédition et de la poussière de charbon, la poussière de charbon assombrissant les ballons. Exposés au soleil, les ballons assombris absorbent la chaleur et deviennent flottants. Cette conception simple permet aux chercheurs de lancer plusieurs ballons pour une collecte de données étendue. Bowman a souligné que même des lycéens ayant accès à leur gymnase pourraient construire des ballons solaires, aidés par une application téléphonique appelée RedVox pour enregistrer les infrasons.
Entre 2016 et avril de cette année, Bowman estime avoir lancé plusieurs dizaines de ballons solaires pour capturer des enregistrements d’infrasons. Les ballons portaient des micro-baromètres, initialement conçus pour la surveillance des volcans, pour enregistrer des sons à basse fréquence. Un suivi GPS a été utilisé pour localiser les ballons, car ils pouvaient parcourir des centaines de miles et atterrir dans des zones problématiques.
L’équipe a rencontré des défis en raison de l’environnement hostile de la stratosphère, qui connaît des fluctuations de température extrêmes. Bowman a mentionné que les ballons solaires pouvaient être lents et qu’ils avaient endommagé accidentellement quelques-uns en essayant de les lancer. Parfois, récupérer les charges utiles nécessitait de traverser des canyons et des montagnes. Dans un cas, un ballon s’était lancé dans les airs après avoir atterri pendant la nuit dans un champ, ce qui lui avait permis de voler encore une journée.
L’avantage d’atteindre de hautes altitudes avec des ballons est que les niveaux de bruit sont réduits, élargissant la plage de détection. De plus, ces ballons offrent un accès à l’ensemble de la Terre. Cependant, les chercheurs sont confrontés à la tâche de déchiffrer les signaux enregistrés pendant les vols. Selon Bowman, de nombreux vols ont capturé des signaux dont l’origine reste inconnue. Bien qu’ils soient susceptibles d’être des occurrences ordinaires telles que des zones de turbulence, des tempêtes violentes lointaines, ou même des objets fabriqués par l’homme comme des trains de marchandises, le manque de données rend difficile la détermination précise de ce qui se passe.
Sarah Albert, géophysicienne au Laboratoire national de Sandia, a également étudié un phénomène appelé le “canal sonore” situé aux altitudes étudiées par Bowman. Ses enregistrements ont capturé des grondements et des lancements de fusées non identifiés. Bowman spécule que le son pourrait être piégé dans ce canal, rebondissant jusqu’à ce qu’il devienne confus. Cependant, la distinction entre les événements proches et silencieux tels que la turbulence et les phénomènes lointains et bruyants tels que les tempêtes doit encore être clarifiée.
Bowman et Albert prévoient d’étudier davantage le canal sonore aérien et s’efforcent d’identifier les sources des grondements mystérieux dans la stratosphère. Ils sont particulièrement intéressés à comprendre la variabilité du paysage sonore stratosphérique dans différentes saisons et localisations.
Les implications de cette recherche vont au-delà de la stratosphère terrestre. Bowman envisage que des versions remplies d’hélium de ces ballons pourraient être utilisées pour explorer d’autres planètes comme Vénus. En transportant des instruments scientifiques au-dessus ou à l’intérieur des nuages d’autres corps célestes, ces ballons pourraient effectuer des vols de test pour des missions plus importantes et plus complexes.
Comprendre le paysage sonore de la stratosphère et dévoiler les bruits énigmatiques est une entreprise fascinante qui pourrait fournir des informations précieuses sur l’atmosphère terrestre et potentiellement façonner les futurs projets d’exploration spatiale. Avec chaque lancement de ballon et chaque enregistrement, Bowman et son équipe se rapprochent de plus en plus de déverrouiller les secrets cachés dans les hauteurs de l’atmosphère de notre planète.
