Entre el 4 de julio y el 6 de julio, 2019, una secuencia de poderosos terremotos retumbó cerca de Ridgecrest, California, desencadenando más de 10, 000 réplicas durante un período de seis semanas. Viendo una oportunidad Investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Caltech volaron instrumentos conectados a globos de gran altitud sobre la región con la esperanza de hacer la primera detección de un terremoto que ocurre naturalmente en un globo. Su objetivo:probar la tecnología para futuras aplicaciones en Venus, donde los globos equipados con instrumentos científicos podrían flotar sobre la inhóspita superficie del planeta.

Y lo consiguieron. El 22 de julio barómetros de alta sensibilidad (instrumentos que miden los cambios en la presión del aire) en uno de los globos detectaron las ondas sonoras de baja frecuencia causadas por una réplica en el suelo.

En su nuevo estudio, publicado el 20 de junio en Cartas de investigación geofísica , el equipo detrás de los globos describe cómo una técnica similar podría ayudar a revelar los misterios más íntimos de Venus, donde las temperaturas de la superficie son lo suficientemente altas como para derretir el plomo y las presiones atmosféricas son lo suficientemente altas como para aplastar un submarino.

Ruidos planetarios

Aproximadamente del tamaño de la Tierra, Se cree que Venus alguna vez fue más hospitalario antes de evolucionar hacia un lugar que es notablemente diferente de nuestro mundo habitable. Los científicos no están seguros de por qué sucedió eso.

Una forma clave de comprender cómo evolucionó un planeta rocoso es estudiar lo que hay dentro, y una de las mejores formas de hacerlo es medir las ondas sísmicas que rebotan debajo de su superficie. En la tierra, diferentes materiales y estructuras refractan estas ondas subsuperficiales de diferentes formas. Al estudiar la fuerza y ​​la velocidad de las ondas producidas por un terremoto o una explosión, Los sismólogos pueden determinar el carácter de las capas rocosas debajo de la superficie e incluso identificar depósitos de líquido, como aceite o agua. Estas mediciones también se pueden utilizar para detectar actividad volcánica y tectónica.

"Gran parte de nuestro conocimiento sobre el interior de la Tierra:cómo se enfría y su relación con la superficie, donde reside la vida:proviene del análisis de ondas sísmicas que atraviesan regiones tan profundas como el núcleo interno de la Tierra, "dijo Jennifer M. Jackson, el Profesor William E. Leonhard de Física Mineral en el Laboratorio Sismológico de Caltech y coautor del estudio. "Decenas de miles de sismómetros terrestres pueblan redes espacialmente densas o permanentes, habilitando esta posibilidad en la Tierra. No tenemos este lujo en otros cuerpos planetarios, particularmente en Venus. Las observaciones de la actividad sísmica allí fortalecerían nuestra comprensión de los planetas rocosos, pero el entorno extremo de Venus requiere que investiguemos técnicas de detección novedosas ".

JPL y Caltech han estado desarrollando esta técnica de sismología basada en globos desde 2016. Debido a que las ondas sísmicas producen ondas sonoras, la información se traduce del subsuelo a la atmósfera. Luego, se puede recopilar ciencia valiosa al estudiar las ondas sonoras del aire de una manera similar a la que los sismólogos estudiarían las ondas sísmicas del suelo.

Si esto pudiera lograrse en Venus, Los científicos habrán encontrado una manera de estudiar el enigmático interior del planeta sin tener que colocar ningún hardware en su superficie extrema.

Los temblores de Ridgecrest

Durante las réplicas que siguieron a la secuencia del terremoto de Ridgecrest de 2019, Attila Komjathy de JPL y sus colegas lideraron la campaña lanzando dos globos "heliotropos". Basado en un diseño desarrollado por el coautor del estudio Daniel Bowman de Sandia National Laboratories en Albuquerque, Nuevo Mexico, los globos se elevan a altitudes de aproximadamente 11 a 15 millas (18 a 24 kilómetros) cuando son calentados por el sol y regresan al suelo al anochecer. Mientras los globos flotaban Los barómetros que llevaban midieron los cambios en la presión del aire sobre la región mientras las débiles vibraciones acústicas de las réplicas viajaban por el aire.

"Tratar de detectar terremotos que ocurren naturalmente desde globos es un desafío, y cuando miras los datos por primera vez, puedes sentirte decepcionado, Como la mayoría de los terremotos de baja magnitud no producen ondas de sonido fuertes en la atmósfera, "dijo Quentin Brissaud, un sismólogo en el Laboratorio Sismológico de Caltech y el Norwegian Seismic Array (NORSAR) en Oslo, Noruega. "Se detecta todo tipo de ruido ambiental; incluso los propios globos generan ruido".

Durante pruebas anteriores, los investigadores detectaron las señales acústicas de las ondas sísmicas generadas por un martillo sísmico (una masa pesada que cae al suelo), así como explosivos detonados en el suelo debajo de globos atados. Pero, ¿podrían los investigadores hacer lo mismo con globos flotantes sobre un terremoto natural? El principal desafío, entre otros:no había garantía de que ocurriera un terremoto mientras los globos estaban en el aire.

El 22 de julio Tuvieron un golpe de suerte:los sismómetros terrestres registraron una réplica de magnitud 4.2 a casi 50 millas (80 kilómetros) de distancia. Aproximadamente 32 segundos después, un globo detectó una vibración acústica de baja frecuencia, un tipo de onda de sonido por debajo del umbral de la audición humana llamada infrasonido, que lo cubrió mientras ascendía a una altitud de casi 3 millas (4,8 kilómetros). Mediante análisis y comparaciones con modelos informáticos y simulaciones, los investigadores confirmaron que tenían, por primera vez, detectó un terremoto que ocurre naturalmente a partir de un instrumento transportado por un globo.

"Debido a que existe una red tan densa de estaciones terrestres de sismómetros en el sur de California, pudimos obtener la 'verdad básica' en cuanto al momento del terremoto y su ubicación, "dijo Brissaud, el autor principal del estudio. "La ola que detectamos estaba fuertemente correlacionada con estaciones terrestres cercanas, y en comparación con los datos modelados, eso nos convenció:habíamos escuchado un terremoto ".

Los investigadores continuarán volando los globos sobre regiones sísmicamente activas para familiarizarse con las firmas infrasónicas asociadas con estos eventos. Al agregar varios barómetros al mismo globo y volar varios globos a la vez, esperan señalar dónde ocurre un terremoto sin necesidad de confirmación de las estaciones terrestres.

De California a Venus

Enviar globos a Venus ya ha demostrado ser factible. Los dos globos de la misión Vega desplegados allí en 1985 por una cooperativa liderada por los soviéticos transmitieron datos durante más de 46 horas. Ninguno llevaba instrumentos para detectar actividad sísmica. Ahora, este estudio demuestra que la técnica para detectar infrasonidos en Venus también puede ser posible. De hecho, porque la atmósfera de Venus es mucho más densa que la de la Tierra, las ondas sonoras viajan de manera mucho más eficiente.

"Se calcula que el acoplamiento acústico de los terremotos en la atmósfera es 60 veces más fuerte en Venus que en la Tierra, lo que significa que debería ser más fácil detectar venusquakes de las capas frías de la atmósfera de Venus entre 50 y 60 kilómetros [aproximadamente 31 a 37 millas] de altitud, "dijo el tecnólogo del JPL Siddharth Krishnamoorthy, investigador principal del esfuerzo de análisis. "Deberíamos poder detectar venusquakes, procesos volcánicos, y eventos de desgasificación al caracterizar los niveles de actividad ".

Lo que más le interesa a Krishnamoorthy sobre los globos voladores en Venus es que los científicos podrían usarlos para desplazarse sobre regiones que parecen estar sísmicamente activas basándose en observaciones satelitales y averiguar si realmente lo son. "Si pasamos por un punto de acceso, o lo que parece un volcán desde la órbita, el globo podría escuchar pistas acústicas para determinar si realmente está actuando como un volcán terrestre, "dijo Krishnamoorthy, quien también fue líder técnico de la campaña de globos de Ridgecrest. "De este modo, los globos podrían proporcionar la verdad terrestre para las mediciones satelitales ".

Mientras el equipo de globos de Venus continúa explorando esas posibilidades, colegas de la NASA seguirán adelante con dos misiones que la agencia seleccionó recientemente para ir a Venus entre 2028 y 2030:VERITAS estudiará la superficie y el interior del planeta, y DAVINCI + estudiará su atmósfera. La ESA (Agencia Espacial Europea) también ha anunciado su propia misión a Venus, Visualizar. Estas misiones ofrecerán nuevas pistas sobre por qué el planeta que alguna vez fue similar a la Tierra se volvió tan inhóspito.