La estratosfera podría albergar un canal por el que el sonido viaja a toda velocidad

Mucho antes de descubrir la existencia de la estratosfera, la manera en que el sonido viajaba por el cielo fue uno de los hechos que más sorprendieron a los primeros aeronautas que ascendieron en globo por encima de las nubes. Durante el siglo XIX, los ocupantes de los aerostatos a menudo se vieron sorprendidos por la música de una orquesta a gran distancia o la forma nítida en que les llegaban las conversaciones de las personas desde tierra.

Con los conocimientos de física actuales, sabemos que el sonido se propaga con mayor o menor facilidad dependiendo de las condiciones de humedad, presión y temperatura. En medios como el agua, el sonido viaja a mayor velocidad y, a mediados del siglo XX, se descubrió la existencia de un canal - al que bautizaron como SOFAR (Sound Fixing and Ranging o “canal de sonido profundo”, en español)- por el que las canciones de las ballenas y el ruido del motor de los submarinos viaja a toda velocidad a través de cientos de kilómetros. 

La pregunta que se hicieron muchos científicos era obvia: ¿existía algo parecido en la atmósfera?

Sarah Albert y su equipo del Laboratorio Nacional Sandía, en Estados Unidos, llevan años estudiando cómo viajan los infrasonidos por las alturas y posibles sistemas para detectar explosiones o erupciones de forma remota. Hace unos días, durante la Reunión Anual de la Sociedad Sismológica de América, Albert y sus colaboradores han presentado un trabajo por el que aseguran haber verificado por primera vez la presencia de un conducto acústico atmosférico, un canal de sonido en el límite entre la troposfera y la estratosfera. 

El sistema les permitió detectar el despegue de un cohete de la compañía Blue Origin hacia el espacio en abril de 2021 desde globos situados en la tropopausa a 400 kilómetros de distancia.

Globos con micrófono

Mediante globos aerostáticos solares provistos de microbarómetros que navegan a una altura más o menos constante en la estratosfera inferior ( a unos 14.000 metros de altitud) captaron señales de infrasonido dentro de este conducto acústico, según ha explicado la investigadora en una nota de la Sociedad Sismológica de América (SSA).

Gracias a este descubrimiento, asegura Albert, los científicos podrían tomar muestras de una variedad de sonidos naturales y antropogénicos que se transmitan a través del conducto, incluidas señales de explosiones terrestres e incluso grandes terremotos. 

“Sería de gran ayuda tener esos [detectores] allá arriba”, dice William Wilcock, sismólogo marino de la Universidad de Washington, Seattle, en un artículo en la revista Science. Un sistema así sería especialmente útil, subraya, porque aunque los sensores sísmicos en el suelo captan la mayoría de las explosiones más grandes del planeta, "algunas áreas de la Tierra están muy bien cubiertas y otras no".

La escurridiza estratosfera

Para asegurarse de que estaban leyendo bien los datos, los investigadores enviaron un nuevo globo - esta vez tres veces más lejos -  para capturar las señales del lanzamiento de un cohete United Launch Alliance en septiembre de 2021 desde la Base de la Fuerza Aérea de Vandenburg, en California. En esta ocasión, sin embargo, no detectaron ninguna señal de lanzamiento en el conducto.

“No hemos verificado completamente que el canal exista todo el tiempo”, asegura Albert, señalando que el globo lanzado desde Nuevo México podría haber estado demasiado lejos (1300 kilómetros) para capturar datos del lanzamiento de California. También es posible que el canal no siempre esté presente.

“El camino que sigue una onda de infrasonido a través de la atmósfera depende en gran medida de las capas de temperatura y del vector del viento", asegura la investigadora. De hecho, cuando los investigadores ejecutan un software cargado con estas variables para resolver la propagación atmosférica del infrasonido, "casi siempre hay este canal que aparece entre 10 y 40 kilómetros de altitud que sugiere que el sonido debe canalizarse a esas alturas".  

“Casi siempre debería estar allí según los modelos numéricos”, indica. "Si no está presente, eso significaría que tenemos una falta fundamental de comprensión de la atmósfera en esas altitudes específicas; tal vez sea más complejo de lo que pensábamos anteriormente".

Otros sonidos interesantes

Los investigadores pensaron que los sonidos de los cohetes inyectados en el conducto podrían ser los únicos sonidos allí con una alta relación señal-ruido, “pero resulta que están sucediendo muchas cosas interesantes allí”, asegura Albert.

Aún no está claro qué produce estas otras señales distintivas, pero algunos candidatos incluyen bólidos que explotan en la atmósfera o señales de la aurora boreal. Cuando los globos sobrevuelan Albuquerque, captan señales que pueden estar relacionadas con el ruido urbano, como los sistemas de climatización y ventilación. Albert explica que los investigadores no están seguros de si estos sonidos llegan directamente al conducto o ingresan al conducto desde la distancia y se llevan al sitio de detección.

“Hay eventos de infrasonidos de naturaleza desconocida que ocurren varias veces por hora”, dice a Science Daniel Bowman, geofísico de Sandia y colaborador del proyecto. “Y no hay una buena explicación”. Como curiosidad, durante muchas décadas todo el asunto de cómo viajan los sonidos por la atmósfera ha estado envuelto en un gran secretismo.

Tras detectar la existencia del  canal SOFAR, durante la guerra fría la Fuerza Aérea de de EE. UU. puso en marcha un programa secreto que se bautizó como Proyecto Mogul por el que se pretendían detectar pruebas nucleares soviéticas desde las alturas. En 1947, el accidente de uno de estos globos en las afueras de Roswell, Nuevo México, dio origen a una de las teorías de conspiración ovni más famosas de la historia.

En el futuro, los investigadores planean escuchar lanzamientos con múltiples globos escalonados a diferentes altitudes para descubrir dónde son más fuertes los efectos del canal. También planean probar el alcance de las señales e investigar el misterioso ruido de fondo. Si se confirma la existencia de esta autopista de sonido, tal vez fuera una vía mucho más rápida para detectar explosiones en lugares muy aislados del planeta, como ocurrió con la reciente erupción del Tonga, que produjo una ola atmosférica que dio varias vueltas a la Tierra.

Referencias: Rocket Launch Data Helps Verify Presence of Atmospheric Acoustic Duct (SSA) | Balloon detects first signs of a ‘sound tunnel’ in the sky (Science)