Experiment utförda högt uppe i himlen över New Mexico tyder på att ballongburna sensorer kan vara användbara för att detektera infraljudssignaler som genereras av små, utomjordiskt skräp som kommer in i jordens atmosfär, enligt en rapport vid 2017 års Seismological Society of Americas (SSA) årsmöte.

Infraljud, kallas ibland lågfrekvent ljud, är ljudvågor som uppstår vid frekvenser lägre än gränsen för mänsklig hörsel. Infraljudssignaler kan förbli starka när de färdas över stora avstånd, vilket gör dem användbara för att fastställa platsen och storleken på händelser som kärnvapenexplosioner, meteoritnedslag, vulkanutbrott och ibland jordbävningsbrott.

Marksensorer kan upptäcka dessa signaler, men mycket små infraljudssignaler kan översvämmas av vind och andra omgivande ljud som samlas in av dessa enheter. Så forskare inklusive Eliot Young från Southwest Research Institute och Daniel Bowman från Sandia National Laboratories letar efter tystare platser för att placera dessa sensorer – i det här fallet tjudra dem till höghöjdsballonger.

"Ballonger är bra för detta eftersom de flyter i det omgivande vindfältet, som eliminerar vindbruset som du skulle få med en marksensor, " förklarar Young. "Temperaturen i jordens atmosfär är också sådan att den skapar en infraljudvågledare - en plats i stratosfären där infraljudsenergin är koncentrerad och inte försvinner på normalt sätt."

För att testa känsligheten hos ballongburna detektorer, Young och hans kollegor arrangerade tre stora markexplosioner (motsvarande cirka 2400 pund TNT) som skulle inträffa medan de flög infraljudssensorer på en ballong som flög på en höjd av 35 kilometer, eller nästan 22 mil i luften. De flygande sensorerna kunde upptäcka alla tre explosionerna på den höjden, och på ett lateralt avstånd från explosionerna på cirka 350 till 400 kilometer, eller mellan 220 och 250 mil bort.

Det betyder att sensorerna, Young säger, "är känsliga för föremål ungefär lika stora som bowlingklot som kommer in och exploderar i jordens atmosfär."

Att bygga en sensor som kunde upptäcka så små signaler var en stor utmaning, säger University of Colorado, Boulders Viliam Klein, som arbetade med ballongprojektet. När ballongen stiger i höjd, förändringen i atmosfärstrycket på ballongen förändras också, och tryckvågorna är större än infraljudsvågorna. "Om du lyfter armen från ett skrivbord, du upplever en förändring på cirka tre pascals atmosfärstryck, " säger Klein. "Men amplituden för de vågor vi vill mäta är ungefär 0,06 pascal."

Detta faktum gjorde det svårt att kalibrera sensorerna på marken. När labbets AC-system störde processen, till exempel, forskarna satte sensorriggen inuti ett kylskåp, men till och med ljudet från kylkompressorn var för störande, säger Klein. "Allt genererar tryckvågor större än vi ville se."

Bowman flög också en mindre solballong på lägre höjd - cirka 15 kilometer - under experimentet. Solballongen kunde upptäcka en av explosionerna, och forskarna noterade att amplituden för infraljudssignalen var ungefär fem gånger starkare än den som upptäcktes av höghöjdsballongen. "Det ser ut som att du får fördelen av inget omgivande vindbrus med en lägre ballong, men du har inte nackdelen att vara så högt upp att trycket verkligen har sjunkit och dina signaler är små, säger Young.