Een nieuwe studie in AGU's Geophysical Research Letters rapporteert over de eerste detectie van een grote, verre aardbeving in een netwerk van ballongebonden druksensoren in de stratosfeer. De techniek zou ooit kunnen worden toegepast op Venus, wiens hete, dichte en corrosieve atmosfeer ons vermogen om Venus-bevingen vanaf het oppervlak van de planeet waar te nemen, beperkt. De ballonnen zouden ook op aarde op moeilijk bereikbare plaatsen kunnen worden gebruikt.

Het volgen van seismische activiteit op andere planeten is van cruciaal belang om meer te weten te komen over hun interne structuren, maar in tegenstelling tot op aarde kunnen planetaire wetenschappers niet vertrouwen op een wereldwijd netwerk van op de grond gebaseerde sensoren. In plaats daarvan wenden ze zich tot de atmosfeer.

Wanneer een aardbeving toeslaat, stuurt de trillende grond infrageluid hoog de atmosfeer in, waar de ballonnen en hun instrumenten wachten. De ballonnen zweven enkele maanden na de lancering door de stratosfeer en volgen passief atmosferische patronen op grote hoogte. Met een diameter van ongeveer 11 meter en 30 kilogram kunnen de ballonnen maximaal vier instrumenten dragen.

Seismologie is relatief nieuw in de stratosfeer; de ballonnen worden meestal gebruikt voor atmosferische wetenschap. Eerder onderzoek heeft bevestigd dat deze op ballonnen gebaseerde sensoren kleine, lokale aardbevingen kunnen opvangen, maar tot nu toe had een netwerk met meerdere ballonnen nog geen grote aardbevingen op grote afstand gedetecteerd.

Op 14 december 2021 trof een aardbeving met een kracht van 7,3 de Floreszee in Indonesië. Binnen 10 minuten detecteerden vier van IASE's Strateole-2-ballonnen binnen een straal van 3000 kilometer (1860 mijl) het resulterende infrageluid, op hoogtes tot 20 kilometer (12 mijl). Op basis van die sensorgegevens was het onderzoeksteam van Garcia in staat om de omvang van de aardbeving en verschillende andere belangrijke parameters over zowel de aardbeving als de planetaire structuur nauwkeurig terug te berekenen. Ze waren zelfs in staat om met hun netwerk de verspreiding van de seismische golf over het oppervlak te volgen.

"We zijn heel, heel blij omdat het niet alleen een enkele ballon was die de aardbeving detecteerde, het werd waargenomen op meerdere ballonnen", zegt Raphael Garcia, hoofdauteur van de nieuwe studie en een planetaire wetenschapper aan het Institut Supérieur de l'Aéronatique et de l'Espace van de Universiteit van Toulouse.

De studie is een belangrijk proof-of-concept voor het toepassen van deze seismische monitoringtechniek op Venus. Hoewel de ballonnen alleen in de atmosfeer van de aarde zijn getest, denken Garcia en zijn collega's dat ze ook zullen werken in de koolstofdioxide-rijke atmosfeer van Venus.

Levendige Venus

In 2021 begonnen wetenschappers die Venus bestudeerden te verwijzen naar de komende tien jaar als 'het decennium van Venus', aangezien drie missies naar de planeet zijn geaccepteerd voor het begin van de jaren 2030. Venus, de 'zusterplaneet' van de aarde, intrigeert planetaire wetenschappers met zijn onbekende interne structuur en slecht begrepen langetermijninteracties tussen tektoniek en atmosfeer die eindigden met zo'n bewoonbare wereld in vergelijking met de nabijgelegen aarde. "Het verhaal voor onze interesse in Venus is dat we niets weten van het interieur", zegt Garcia. "We weten niet hoe het van binnen is gemaakt, en op aarde is seismologie een van de beste hulpmiddelen om dat te achterhalen."

Als onderdeel van het decennium van Venus werken verschillende teams aan op ballonnen gebaseerde seismische monitoring, maar de nieuwe studie is de eerste die met succes grote, natuurlijke aardbevingen met meerdere ballonnen heeft vastgelegd, zegt Garcia.

"De zoektocht naar het detecteren van een grote aardbeving op stratosferische ballonnen, het is een beetje competitief", zegt hij. "Maar het is een mooie wedstrijd, want uiteindelijk zijn we bezig om hetzelfde concept te demonstreren." Toch is hij blij dat hun team deze prestatie heeft behaald. Het voorstel voor op ballons gebaseerde seismische monitoring op Venus, Phantom genaamd, zal worden ingediend bij de New Frontiers NASA-missies in samenwerking met JPL-NASA en North Carolina State University.

Het succes van het netwerk benadrukt ook het potentieel voor seismische monitoring op basis van ballonnen als aanvulling op gebieden die moeilijk te monitoren zijn met een netwerk op de grond, zoals de zeebodem. De ballonnen kunnen ook worden ingezet als een snelhulpmiddel voor het bewaken van naschokken. + Verder verkennen

NASA-ballon detecteert aardbeving in Californië - volgende stop, Venus?