听听这是什么？地球南极上空7万英尺处记录到的神秘声音

巨大的太阳能气球被发射到7万英尺高空，记录地球平流层的声音，麦克风捕捉到了一些意想不到的声音。

据美国宇航局（NASA）称，平流层是地球大气层的第二层，其下层包含吸收和散射太阳紫外线辐射的臭氧层。相对平静的平流层，空气稀薄干燥，很少受到湍流的干扰，是喷气式飞机和气象气球能够达到的最大高度。

美国新墨西哥州桑迪亚国家实验室的首席科学家丹尼尔·鲍曼（Daniel Bowman）在读研究生时，接触到火山研究中对低频声音的收集和分析技术，受此启发，开始尝试用这类技术来探索平流层的声景。这种声音被称为次声（infrasound），人的耳朵是听不见的。

最开始，鲍曼和他的朋友们在气象气球上加了飞行相机，“拍摄上面的黑色天空和下面的地球”，后来又成功建造了自己的太阳能气球。在他的提议下，气球上还安装了次声感应器，这样可以飞到火山附近记录火山的声音。

但随后，他和北卡罗来纳大学教堂山分校的导师乔纳森·利斯意识到，“半个世纪以来没有人试图在平流层气球上安装麦克风，所以我们转而探索这个新平台能做什么”。乔纳森·利斯是地球、海洋和环境科学教授，研究地震学和火山学。

气球把次声感应器带到了喷气飞机可以到达的两倍高度。“在我们的太阳能气球上，我们记录了地表和地下的化学爆炸、雷声、海浪碰撞、螺旋桨飞机、城市声音、亚轨道火箭发射、地震，甚至可能还有货运火车和喷气式飞机。”鲍曼说，“我们还记录到来源不明的声音。”

周四，在芝加哥举行的美国声学学会第184次会议上他分享了这一发现。鲍曼说，在平流层，“在一些航班上，每小时会出现几次神秘的次声信号，但这些信号的来源完全未知。”

来自地球南极上空平流层的声音

这是鲍曼分享的一段音频，来自NASA气球绕南极洲飞行时录到的声音，包含了海浪碰撞的次声，听起来像是持续的叹息。但其他一些来源不明的撕裂声和沙沙声。

资料来源：丹尼尔·鲍曼/桑迪亚国家实验室

高中生就能制作这样的气球

鲍曼和他的合作者曾经使用NASA的气球，也用过其他飞行供应商的产品，但他们最后决定自己建造气球。

每个气球的直径为6至7米。材料可以在五金和烟火用品商店找到，在篮球场上组装。“每个气球都是由刷墙时用来遮盖防尘的塑料薄膜、运输胶带和炭粉制成。”鲍曼详细解说了这项先进实验工具的研发过程，“它们的制造成本约为50美元，两个人组队可以在约3.5小时内制造出一个。任何人只要在阳光明媚的日子里把它带到户外，把它充满空气，它就可以携带一磅有效载荷到约7万英尺的高空。”

炭粉被用于气球内部使其变暗，当太阳照射在深色气球上时，气球内部的空气会变暖并变得有浮力。这种廉价而简单的DIY设计，意味着研究人员可以释放多个气球来收集尽可能多的数据。

鲍曼说：“实际上，只要是获准使用学校体育馆的高中生，就可以自己制造一个太阳能气球，甚至还有一款名为RedVox的手机应用程序可以记录次声。”

他粗略估计，在2016年至今年4月期间，一共整了几十个这样的太阳能气球，放飞出去收集次声。用来探测低频声音的是一个微型感应器（Microbarometers），最初是为火山探测搞的。

研究人员使用全球定位系统追踪他们的气球，因为它们会飞出数百公里，降落在犄角旮旯里。到目前为止，最长的一次飞行是在NASA的氦气球上飞行了44天，在麦克风的电池耗尽之前，氦气球记录了19天的数据。鲍曼DIY的太阳能气球飞行，往往在夏季持续约14个小时，并在日落后降落。

下一步任务或飞往金星

气球到达高空的优势意味着噪音水平更低，探测范围更大，整个地球都可以接近。但气球也给研究人员带来了挑战。平流层温度在冷热之间剧烈波动。

“太阳能气球放起来很慢，有一次充气的时候，还没飞，就挂到树枝破了几个。我们不得不徒步进入峡谷和山脉，才能获得足够的有效发射。”鲍曼说，因为这气球还得靠太阳飞，所以时间很关键，“有一次，我们在俄克拉荷马州的同事，真的让一个气球降落在田野里，过了一晚上后，它自己再次飞回空中，又飞了一整天！”

美国桑迪亚国家实验室地球物理学家（左起）鲍曼和阿尔伯特展示了一个次声感应器和用于保护感应器免受极端温度影响的盒子。

经过许多次放飞气球的经验教训，他们变得越来越熟练和有效。现在的最大挑战是识别气球带回来的这些信号。

美国桑迪亚国家实验室的地球物理学家阿尔伯特（Sarah Albert）研究了一种叫“声道”的技术，即一种在大气中远距离传输声音的管道，用于鲍曼的研究。她的技术加持下，气球记录到了火箭发射和其他来源不明的隆隆声。

鲍曼和阿尔伯特将继续调查空中声道，并试图确定平流层隆隆声的来源，以及为什么一些航班会记录下来，而另一些航班则没有。

有一天，这些充氦气球可能会被用来探索金星等其他行星，在金星云层上方或云层内携带科学仪器几天，作为更大、更复杂任务的试飞。