Ballonflåden registrerer jordskælv fra stratosfæren

En ny undersøgelse i AGU's Geophysical Research Letters rapporter om den første påvisning af et stort, fjernt jordskælv i et netværk af ballonbundne tryksensorer i stratosfæren. Teknikken kunne en dag anvendes på Venus, hvis varme, tætte og ætsende atmosfære begrænser vores evne til at fornemme Venus-skælv fra planetens overflade. Ballonerne kunne også bruges på Jorden på svært tilgængelige steder.

Overvågning af seismisk aktivitet på andre planeter er afgørende for at lære om deres indre strukturer, men i modsætning til på Jorden kan planetforskere ikke stole på et globalt netværk af jordbaserede sensorer. I stedet vender de sig mod atmosfæren.

Når et jordskælv rammer, sender den vibrerende jord infralyd højt op i atmosfæren, hvor ballonerne og deres instrumenter venter. Ballonerne flyder gennem stratosfæren i flere måneder efter opsendelsen og følger passivt atmosfæriske mønstre i høj højde. Med en diameter på omkring 11 meter og 30 kg (66 pund) kan ballonerne understøtte op til fire instrumenter.

Seismologi er relativt ny i stratosfæren; ballonerne bruges mest til atmosfærisk videnskab. Tidligere forskning har bekræftet, at disse ballonbaserede sensorer kan opfange små, lokale jordskælv, men indtil nu havde et multiballonnetværk endnu ikke opdaget store jordskælv på stor afstand.

Den 14. december 2021 ramte et jordskælv med en styrke på 7,3 det indonesiske Flores-hav. Inden for 10 minutter opdagede fire af IASEs Strateole-2-balloner inden for en radius på 3.000 kilometer (1860 miles) den resulterende infralyd i højder så høje som 20 kilometer (12 miles). Ud fra disse sensordata var Garcias forskerhold i stand til nøjagtigt at tilbageberegne jordskælvets størrelse og flere andre nøgleparametre om både jordskælvet og planetstrukturen. De var endda i stand til at spore spredningen af ​​den seismiske bølge over overfladen med deres netværk.

"Vi er meget, meget glade, fordi det ikke kun var en enkelt ballon, der opdagede jordskælvet, den blev fornemmet på flere balloner," siger Raphael Garcia, hovedforfatter på den nye undersøgelse og en planetarisk videnskabsmand ved Institut Supérieur de l'Aéronatique et de l'Espace fra universitetet i Toulouse.

Undersøgelsen er et vigtigt proof-of-concept for at anvende denne seismiske overvågningsteknik på Venus. Mens ballonerne kun er blevet testet i Jordens atmosfære, tror Garcia og hans kolleger, at de også vil arbejde i Venus' kuldioxid-rige atmosfære.

Livrig Venus

I 2021 begyndte videnskabsmænd, der studerede Venus, at henvise til de næste ti år som "Venus' årti", da tre missioner til planeten er blevet accepteret i begyndelsen af ​​2030'erne. Venus, Jordens "søsterplanet", fascinerer planetforskere med dens ukendte indre struktur og dårligt forståede langsigtede interaktioner mellem tektonik og atmosfære, der endte med en så beboelig verden sammenlignet med den nærliggende Jord. "Historien om vores interesse for Venus er, at vi ikke kender noget til dens indre," siger Garcia. "Vi ved ikke, hvordan det er lavet indeni, og på Jorden er seismologi et af de bedste værktøjer til at finde ud af det."

Som en del af Venus' årti arbejder adskillige hold på ballonbaseret seismisk overvågning, men den nye undersøgelse er den første, der med succes fanger store, naturlige jordskælv med flere balloner, siger Garcia.

"Søgningen efter at opdage et stort jordskælv på stratosfæriske balloner, det er lidt konkurrencedygtigt," siger han. "Men det er en fin konkurrence, for i sidste ende arbejder vi på at demonstrere det samme koncept." Alligevel er han glad for, at deres hold nappede denne præstation. Forslaget om ballonbaseret seismisk overvågning på Venus, kaldet Phantom, vil blive sendt til New Frontiers NASA-missionerne i samarbejde med JPL-NASA og North Carolina State University.

Netværkets succes fremhæver også potentialet for ballonbaseret seismisk overvågning til at komplementere områder, der er svære at overvåge, med et jordbaseret netværk, såsom havbunden. Ballonerne kunne også bruges som et hurtigreaktionsværktøj til overvågning af efterskælv. + Udforsk yderligere

NASA-ballonen registrerer et jordskælv i Californien – næste stop, Venus?