Воздушный шар висит над горами, ожидая удара волны инфразвука, вызванного землетрясением. Здесь эти волны приблизительно визуализируются серыми точками. Предоставлено: CNES/Рафаэль Гарсия.

Мониторинг сейсмической активности на других планетах имеет решающее значение для изучения их внутренних структур, но, в отличие от Земли, ученые-планетологи не могут полагаться на глобальную сеть наземных датчиков. Вместо этого они обращаются к атмосфере.

Когда происходит землетрясение, вибрирующая земля посылает инфразвук высоко в атмосферу, где ждут воздушные шары и их инструменты. Воздушные шары парят в стратосфере в течение нескольких месяцев после запуска, пассивно следуя высотным атмосферным явлениям. При диаметре около 11 метров и весе 30 кг (66 фунтов) воздушные шары могут поддерживать до четырех инструментов.

Сейсмология относительно нова в стратосфере; воздушные шары в основном используются для изучения атмосферы. Предыдущие исследования подтвердили, что эти датчики на основе воздушных шаров могут улавливать небольшие локальные землетрясения, но до сих пор сеть из нескольких воздушных шаров еще не обнаруживала сильные землетрясения на большом расстоянии.

14 декабря 2021 года землетрясение магнитудой 7,3 произошло в индонезийском море Флорес. В течение 10 минут четыре аэростата IASE Strateole-2 в радиусе 3000 километров (1860 миль) обнаружили полученный инфразвук на высоте до 20 километров (12 миль). На основе этих данных датчиков исследовательская группа Гарсии смогла точно рассчитать магнитуду землетрясения и несколько других ключевых параметров как землетрясения, так и структуры планеты. С помощью своей сети они даже смогли отследить распространение сейсмической волны по поверхности.

«Мы очень, очень счастливы, потому что землетрясение было обнаружено не только одним воздушным шаром, оно было обнаружено на нескольких воздушных шарах», — говорит Рафаэль Гарсия, ведущий автор нового исследования и планетолог из Высшего института аэронавтики. et de l'Espace Тулузского университета.

Исследование является важным подтверждением концепции применения этого метода сейсмического мониторинга на Венере. Хотя воздушные шары были испытаны только в атмосфере Земли, Гарсия и его коллеги считают, что они будут работать и в атмосфере Венеры, богатой углекислым газом.

Живая Венера

В 2021 году ученые, изучающие Венеру, начали называть следующие десять лет «десятилетием Венеры», поскольку на начало 2030-х годов были приняты три миссии к планете. Венера, «планета-сестра» Земли, интригует ученых-планетологов своей неизвестной внутренней структурой и плохо изученными долгосрочными взаимодействиями между тектоникой и атмосферой, которые привели к такому обитаемому миру по сравнению с соседней Землей. «История нашего интереса к Венере заключается в том, что мы ничего не знаем о ее внутренней части», — говорит Гарсия. «Мы не знаем, как это устроено внутри, а на Земле сейсмология — один из лучших инструментов для выяснения этого».

По словам Гарсии, в рамках десятилетия Венеры несколько команд работают над сейсмическим мониторингом с помощью воздушных шаров, но новое исследование является первым, в котором удалось успешно зафиксировать сильные естественные землетрясения с помощью нескольких воздушных шаров.

«Поиск обнаружения сильного землетрясения на стратостатах — это немного соревновательно», — говорит он. «Но это хорошее соревнование, потому что, в конце концов, мы работаем над тем, чтобы продемонстрировать одну и ту же концепцию». Тем не менее, он рад, что их команда добилась этого достижения. Предложение по сейсмическому мониторингу Венеры с помощью аэростатов, получившее название Phantom, будет представлено миссиям НАСА New Frontiers в сотрудничестве с JPL-NASA и Университетом штата Северная Каролина.

Успех сети также подчеркивает потенциал сейсмического мониторинга с помощью аэростатов для дополнения областей, которые трудно отслеживать с помощью наземной сети, таких как морское дно. Воздушные шары также можно использовать в качестве инструмента быстрого реагирования для мониторинга афтершоков.