Wissenschaftler nutzen Schall, um die Geheimnisse unseres Planeten zu entschlüsseln

WVogelkampf. Die Äste der Bäume vibrieren. Die Mücken summen. Diese Phänomene passieren jeden Tag, aber nicht unbedingt jeder hört davon. Tatsächlich treten manche Geräusche an Orten auf, die für den Menschen schwer zugänglich sind oder die unterhalb unseres Wahrnehmungsniveaus liegen. Aber zunehmend hören Wissenschaftler zu.

Von einem Wurzelsystem 90 Fuß unter der Erde bis hin zu Ballons, die 70.000 Fuß über dem Boden schweben, präsentieren diese Woche auf der Jahreskonferenz der Acoustical Society of America versammelte Experten eine Vielzahl aktueller hörbarer Erkenntnisse. Neue Daten, die diese Geräusche liefern, helfen Wissenschaftlern, die natürliche Welt besser zu verstehen.

Zum Beispiel die Forscher des letzten Jahres entdeckt dass der Klimawandel die Schallübertragung im Ozean beschleunigt, mit möglichen Auswirkungen auf das Leben im Meer. Zuletzt, im März, a Studie veröffentlicht in Natur enthüllte, wie die Pandemie den Lärm der Schifffahrt in der Tiefsee reduzierte und das Ausmaß der anthropogenen Störung der Geräuschkulisse der Meeresumwelt, von der Tiere abhängig sind, verringerte. Und diesen Sommer Ökologischer Plan Beobachten Sie, wie die Tierwelt in abgelegenen Gebieten Alaskas auf den Klimawandel und die Industrie reagiert. Dazu lauschen sie dem Gesang der Vögel und dem Summen der Insekten, um deren Häufigkeit und Aktivitätsmuster zu analysieren.

Es ist eine „Chance, wirklich eine ganz neue Welt zu hören“, sagt Daniel Bowman, leitender Wissenschaftler an den Sandia National Laboratories, einem Labor für Heimatschutz und Technologie des Energieministeriums, und fügt hinzu, dass diese Art von Forschung „eine andere Perspektive auf Klang aus einem anderen Blickwinkel“ bietet Sichtweite“ – in seinem Fall meilenweit über dem Boden.

Eine stratosphärische Symphonie

In einer Schicht unserer Atmosphäre weit über der Fluglinie von Verkehrsflugzeugen hat eine Gruppe von Wissenschaftlern, darunter Bowman, Ballons gestartet, um Geräusche aufzuzeichnen, die sonst in der relativ ruhigen Region unseres Himmels nicht zu hören wären. Mit niederfrequenten Mikrobarometern konnten sie erfassen, wie die Erde aus großer Höhe klingt, von Gewittern über Windkraftanlagen bis hin zu Güterzügen.

In 19 Tagen Dauer Aufzeichnung Auf der Konferenz ausgestellt ist ein leises, windartiges Zischen zu hören, durchsetzt von Knistern und Pulsieren. Dieses Zischen ist das Geräusch von Wellen, die mitten im Ozean aufeinanderprallen. „Man hört dem Ozean unten zu, wie er praktisch in sich selbst zusammenstößt und das Signal nach oben und am Ballon vorbei wandern lässt und tatsächlich die obere Atmosphäre erwärmt, während sich die Schallwelle auflöst“, erklärt Bowman. Mit anderen Worten: Die Aufzeichnung misst, wie der Ozean 60 Meilen hoch in den Himmel Energiemuster verändert. „Es passieren all diese wirklich erstaunlichen Dinge“, sagt er. „Mir ist nie wirklich in den Sinn gekommen, dass es passiert, und mit dieser neuen Sichtweise können wir es dann direkt messen.“

Bei den Untersuchungen wird ein solarer Heißluftballon aufgeblasen, der mit einem Infraschall-Mikrobarometer ausgestattet ist.

Darielle Dexheimer – Sandia National Laboratories

Bowman hofft, seine Erkenntnisse nutzen zu können, um andere, sei es ein Naturwissenschaftsstudent oder ein professioneller Forscher, dazu zu inspirieren, ähnliche Experimente durchzuführen, um diese wenig erforschte Region unseres Himmels besser zu untersuchen. Die Ballons, die er in seinem Projekt verwendete, sind billig, verbrauchen Materialien im Wert von 50 US-Dollar, sind einfach zu bauen und können nicht nur zur Aufnahme von Akustik, sondern auch für Dinge wie Luftaufnahmen oder die Messung von Treibhausgasen verwendet werden. (Sein Experiment ist auch Teil eines Proof-of-Concept mit der NASA zur Erforschung der seismischen Aktivität auf der Venus.)

„Es ist nicht so, dass wir jeden Winkel der Stratosphäre erkundet haben“, sagt er, „also hält es immer noch Preise für uns bereit.“

Das Geräusch von Baumwurzeln.

Möglicherweise gibt es auch unter der Erde viel Neues zu entdecken.

Der nach Gewicht und Landmasse größte Baum der Welt lebt im Süden Utahs. Der 9.000 Jahre alte Espenwald, bekannt als Pando, ist ein einzigartiger Organismus, der aus mehr als 47.000 genetisch identischen Bäumen besteht. Wie in einer Konferenzpräsentation ausführlich beschrieben, nutzte die gemeinnützige Organisation Friends of Pando Hydrophone, Unterwassermikrofone, um die vermutlich während eines Gewitters entlang des Wurzelsystems von Pando übertragenen Vibrationen aufzuzeichnen.

„Es ist vergleichbar mit zwei Dosen, die durch eine Schnur verbunden sind. Außer, dass 47.000 Dosen durch ein riesiges Wurzelsystem verbunden sind“, sagte Jeff Rice, ein Klangkünstler, der mit der gemeinnützigen Organisation zusammenarbeitet, in einer Erklärung. Das Rascheln der Blätter im Wind sorgte dafür, dass das Hydrophon unter der Erde Signale auffing: Je kräftiger die Blätter und Zweige bewegten, desto stärker war das Signal.

„Obwohl es als Kunst begann, sehen wir ein enormes Potenzial für seinen Einsatz in der Wissenschaft“, sagte Lance Oditt, Geschäftsführer der gemeinnützigen Organisation. „Wind, der in Vibration (Schall) umgewandelt wird und sich durch das Wurzelsystem bewegt, könnte auch das Innenleben von Pandos riesigem verborgenem Hydrauliksystem auf zerstörungsfreie Weise enthüllen.“ Die Gruppe hofft, die Daten aus diesen Aufzeichnungen unter anderem zur Untersuchung von Wasserbewegungen, Insektenkolonien und Wurzeltiefen nutzen zu können.

Abgesehen davon ist die künstlerische Interpretation der Geräusche der Natur an sich eine weitere wertvolle Möglichkeit, die Welt, in der wir leben, zu verstehen. Beispielsweise wurde diese Woche auf der Konferenz auch ein auf Percussion basierender Song vorgestellt. Interpretation von 120 Jahren Ölförderung im Ozean. Und der Trend geht über die Konferenzmauern hinaus. Ein Album des britischen Musikers Cosmo Sheldrake Das letzten Monat veröffentlichte Album verwendet eine Kakophonie von Unterwasseraufnahmen als Grundlage seiner Lieder, vom Gesang der Buckelwale und dem Knistern von Korallenriffen bis hin zu einer seltenen Aufnahme der letzten verbliebenen Orcas Großbritanniens, die von chemischer Verschmutzung bedroht sind. Unterdessen verwandelte eine Gruppe von Doktoranden der University of California in Berkeley im Jahr 2018 mehr als ein Jahrhundert steigender Temperaturen in einen Originalmusikkomposition.

Klang ist ein kraftvoller Sinn. Regen und Wellen können uns beruhigen. Sirenen senden uns Warnungen. Und schon ein Ausschnitt aus dem Refrain eines Liedes kann eine verlorene Erinnerung zurückbringen. Durch die Entdeckung von Geräuschen, die zuvor unzugänglich waren, verbinden Wissenschaftler uns heute enger denn je mit der Welt um uns herum. Und indem sie Daten in Musik umwandeln, können Künstler uns helfen, potenziell abstrakte Wissenschaft auf eine viszerale neue Art und Weise zu erleben. Zusammengenommen kann dies uns dazu zwingen, anders über die Wunder der Natur und unseren Einfluss auf den Planeten zu denken und zu fühlen.

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