De Mara Johnson-Groh
Centrul Goddard Space Flight Center al NASA
Spațiul nu este tăcut. Este plin de particule încărcate pe care – cu instrumentele potrivite – le putem auzi. Ceea ce este exact ceea ce fac oamenii de știință de la NASA cu misiunea Van Allen Probes. Sunetele înregistrate de misiune îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine mediul spațial dinamic în care trăim, astfel încât să putem proteja sateliții și astronauții.
Acesta este modul în care sună spațiul.
https://blogs.nasa.gov/sunspot/wp-content/uploads/sites/289/2018/12/whistler.mp3
Pentru unii, sună ca niște lupi urlând, păsări ciripind sau lasere spațiale extraterestre. Dar aceste unde nu sunt create de nici o astfel de creatură – în schimb, ele sunt produse de câmpurile electrice și magnetice.
Dacă ați urca la bordul unei nave spațiale și ați scoate capul pe fereastră, nu ați putea auzi aceste sunete așa cum auziți sunetele de pe Pământ. Acest lucru se datorează faptului că, spre deosebire de sunet – care este creat de unde de presiune – această muzică spațială este creată de unde electromagnetice cunoscute sub numele de unde plasmatice.
Undele plasmatice dantelează mediul spațial local din jurul Pământului, unde aruncă câmpuri magnetice încoace și încolo. Cacofonia ritmică generată de aceste unde poate cădea surdă pentru urechile noastre, dar sondele Van Allen ale NASA au fost proiectate special pentru a le asculta.
Instrumentul Waves, parte a suitei de instrumente EMFISIS – Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science – de pe sondele Van Allen, este sensibil atât la undele electrice, cât și la cele magnetice. Acesta le sondează cu un trio de senzori electrici, precum și cu trei magnetometre cu bobine de căutare, care caută modificări ale câmpului magnetic. Toate instrumentele au fost proiectate în mod special pentru a fi extrem de sensibile, utilizând în același timp cea mai mică cantitate de energie posibilă.
Cum se întâmplă, unele unde electromagnetice apar în gama noastră de frecvențe audibile. Acest lucru înseamnă că oamenii de știință trebuie doar să traducă undele electromagnetice fluctuante în unde sonore pentru ca acestea să fie auzite. Efectiv, EMFISIS permite oamenilor de știință să tragă cu urechea în spațiu.
Când sondele Van Allen călătoresc printr-un val de plasmă cu câmpuri magnetice și electrice fluctuante, EMFISIS înregistrează cu atenție variațiile. Când oamenii de știință compilează datele, ei găsesc ceva care arată așa:
Undele Whistler înregistrate de sondele Van Allen ale NASA. Credit: Universitatea din Iowa
Acest videoclip îi ajută pe oamenii de știință să vizualizeze sunetele venite din spațiu. Culorile mai calde ne arată undele de plasmă mai intense pe măsură ce trec peste nava spațială. Pentru aceste unde particulare generate de fulgere, frecvențele mai înalte călătoresc mai repede prin spațiu decât cele cu frecvențe mai joase. Auzim acest lucru sub forma unor sunete de fluierat care scad în frecvență. Aceste unde particulare sunt un exemplu de unde fluierătoare. Ele sunt create atunci când impulsurile electromagnetice de la o lovitură de trăsnet călătoresc în sus în atmosfera exterioară a Pământului, urmând liniile de câmp magnetic.
Aproape de 0,5kHz (chiar în partea de jos a graficului din videoclip) sunetul este plin de ceea ce se numește fluierături de protoni. Aceste tipuri de unde sunt generate ca urmare a fluierașilor declanșați de fulgere care interacționează cu mișcarea protonilor, nu a electronilor. Recent, misiunea Juno a NASA a înregistrat fluierături de înaltă frecvență în jurul lui Jupiter – prima dată când acestea au fost auzite în jurul unei alte planete.
În plus față de fluierăturile de fulgere, a fost înregistrată o întreagă menajerie de fenomene. În acest videoclip se aude un zgomot strident produs de un alt tip de unde plasmatice – undele de cor.
Undele de cor înregistrate de sondele Van Allen ale NASA. Credit: University of Iowa
Tonurile undelor de plasmă depind de modul în care undele interacționează cu electronii și de modul în care acestea călătoresc prin spațiu. Unele tipuri de unde, inclusiv aceste unde corale, pot accelera electronii în spațiul apropiat de Pământ, făcându-i mai energici. Iată un alt exemplu tipic de unde de cor.
Orele de cor înregistrate de sondele Van Allen ale NASA. Credit: University of Iowa
Cercetătorii NASA înregistrează aceste unde nu pentru interese muzicale, ci pentru că ele ne ajută să înțelegem mai bine mediul spațial dinamic în care trăim. Aceste unde plasmatice bat despre electronii de înaltă energie care se deplasează cu viteză în jurul Pământului. Unii dintre acești electroni eliberați se deplasează în spirală spre Pământ, unde interacționează cu atmosfera noastră superioară, provocând aurore, deși alții pot reprezenta un pericol pentru navele spațiale sau pentru telecomunicații, care pot fi avariate de radiațiile lor puternice.
