Mendaftar untuk buletin sains Wonder Theory CNN. Jelajahi alam semesta dengan berita penemuan menakjubkan, kemajuan ilmiah, dan banyak lagi.

Balon surya 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 lapisan bawahnya mengandung lapisan ozon, yang menyerap dan menyebarkan radiasi ultraviolet dari matahari, menurut NASA. Udara stratosfer yang tipis dan kering adalah tempat pesawat jet dan balon cuaca mencapai ketinggian maksimumnya, dan lapisan atmosfer yang relatif tenang jarang terpengaruh oleh turbulensi.

Daniel Bowman, ilmuwan utama di Sandia National Laboratories di New Mexico, terinspirasi di sekolah pascasarjana untuk menjelajahi lanskap akustik stratosfer setelah diperkenalkan dengan suara frekuensi rendah yang dihasilkan oleh gunung berapi. Fenomena ini dikenal sebagai ultrasound, dan tidak terdengar oleh telinga manusia.

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

Dia menyarankan untuk memasang perekam infrasonik ke balon untuk merekam suara gunung berapi. Tapi kemudian dia dan penasihatnya Jonathan Lees dari University of North Carolina, Chapel Hill, menyadari, “Tidak ada yang mencoba memasang mikrofon di balon stratosfer selama setengah abad, jadi kami fokus mengeksplorasi apa yang bisa dilakukan platform baru ini,” Bowman dikatakan. Liz adalah profesor Ilmu Bumi, Kelautan, dan Lingkungan yang meneliti seismologi dan vulkanologi.

Sensor dapat mengambil balon dua kali lebih tinggi dari pesawat komersial.

“Pada balon surya kami, kami telah merekam ledakan dan penguburan bahan kimia permukaan, guntur, gelombang laut, kecelakaan helikopter, suara kota, peluncuran roket suborbital, gempa bumi, dan bahkan mungkin kereta barang dan pesawat jet,” kata Bowman melalui email. “Kami juga merekam suara yang asalnya tidak jelas.”

Hasilnya dibagikan pada hari Kamis Pertemuan ke-184 American Vocal Society di Chicago.

Rekaman yang dibagikan Bowman dari balon NASA di sekitar Antartika berisi ultrasound dari deburan ombak laut, yang terdengar seperti desahan terus menerus. Tetapi mainan kerincingan dan gemerisik lainnya memiliki asal yang tidak diketahui.

Tonton konten interaktif ini di CNN.com

Di stratosfer, “ada sinyal ultrasonik misterius yang terjadi beberapa kali dalam satu jam pada beberapa penerbangan, tetapi sumbernya sama sekali tidak diketahui,” kata Bowman.

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

Persediaan dapat ditemukan di toko perangkat keras dan kembang api, 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 tim yang terdiri dari dua orang dapat membuatnya dalam waktu sekitar 3,5 jam. Seseorang cukup membawanya ke lapangan pada hari yang cerah dan mengisinya dengan udara, dan itu akan membawa satu pon muatan ke ketinggian sekitar 70.000 kaki.

Debu arang digunakan di dalam balon untuk menggelapkannya, dan saat matahari menyinari balon yang semakin gelap, udara di dalamnya memanas dan menjadi ringan. Desain DIY yang murah dan mudah membuat peneliti dapat melepaskan beberapa balon untuk mengumpulkan data sebanyak mungkin.

“Sungguh, sekelompok siswa sekolah menengah memiliki akses ke gym sekolah Anda bisa membuat balon suryaDan ada juga aplikasi seluler bernama RedVox yang bisa merekam ultrasound,” kata Bowman.

Bowman memperkirakan bahwa dia meluncurkan lusinan balon surya untuk mengumpulkan rekaman infrasonik antara 2016 dan April tahun ini. Mikrometer, awalnya dirancang untuk memantau gunung berapi, dipasangkan ke balon untuk merekam suara frekuensi rendah.

Para peneliti melacak balon mereka menggunakan Global Positioning System (GPS), karena mereka dapat menempuh jarak ratusan mil dan mendarat di lokasi yang tidak nyaman.

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

Keuntungan dari ketinggian yang lebih tinggi yang dicapai balon berarti tingkat kebisingan lebih rendah dan jangkauan deteksi ditingkatkan – dan seluruh permukaan tanah dapat dijangkau. Namun balon juga menghadirkan tantangan bagi para peneliti. Stratosfer adalah lingkungan ekstrem dengan perubahan suhu liar antara panas dan dingin.

“Balon matahari agak lambat, dan kami menghancurkan beberapa di semak-semak ketika kami mencoba meluncurkannya,” kata Bowman. “Kami harus mendaki ngarai dan melewati pegunungan untuk mendapatkan muatan kami. Sekali waktu, sesama warga negara bagian Oklahoma memiliki balon yang akan mendarat di lapangan, bermalam, dan kemudian turun lagi ke udara untuk terbang lagi. sepanjang hari!”

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

“Ada begitu banyak penerbangan yang membawa sinyal sehingga kami tidak mengerti dari mana asalnya,” kata Bowman. “Ini hampir pasti biasa saja, mungkin titik turbulensi, badai hebat di kejauhan, atau semacam barang manusia seperti kereta barang – tetapi kadang-kadang sulit untuk mengetahui apa yang terjadi karena hanya ada sedikit data di sana.”

Sarah Albert, ahli geofisika di Sandia National Laboratories, menyelidiki “saluran akustik” – saluran yang mentransmisikan suara dalam jarak jauh melalui atmosfer – yang terletak di ketinggian studi Bowman. Ha Rekaman merekam peluncuran rudal Dan omelan tak dikenal lainnya.

“Suara ini mungkin terperangkap di saluran dan bergema hingga benar-benar macet,” kata Bowman. “Tapi apakah itu dekat dan cukup sepi (seperti tempat yang bergolak) atau jauh dan keras (seperti badai yang jauh) masih belum jelas.”

Bowman dan Albert akan terus menyelidiki saluran akustik atmosfer dan mencoba menentukan dari mana gemuruh stratosfer berasal — dan mengapa beberapa penerbangan merekamnya sementara yang lain tidak.

Bowman sangat ingin memahami lanskap sonik stratosfer dan membuka fitur utama, seperti variabilitas 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 kompleks.