Die magnetische Umgebung der Erde ist erfüllt von einer Klangsymphonie, die wir nicht hören können. Überall auf unserem Planeten komponieren ultraniederfrequente Wellen eine kakophonische Operette, die die dramatische Beziehung zwischen Erde und Sonne darstellt.
Jetzt hat ein neues Citizen-Science-Projekt namens HARP – oder Heliophysics Audified: Resonances in Plasmas – diese einst ungehörten Wellen in hörbare Pfeifen, Knirschen und Zischen verwandelt. Frühe Tests haben bereits überraschende Entdeckungen gemacht, und Bürgerwissenschaftler können sich der Reise der akustischen Weltraumforschung anschließen, um die kosmischen Schwingungen zu entschlüsseln, die dabei helfen, das Lied der Sonne und der Erde zu singen.
„Was mich am HARP-Projekt am meisten begeistert, ist die Möglichkeit für Bürgerwissenschaftler, durch Audioanalyse neue Entdeckungen in der heliophysikalischen Forschung zu machen“, sagte der Hauptforscher des Projekts, Michael Hartinger, ein Heliophysiker am Space Science Institute in Colorado. „Wir brauchen ihre Hilfe, um komplexe Muster in der erdnahen Weltraumumgebung zu verstehen.“
Zwischen Erde und Sonne ist der Weltraum nicht wirklich leer, sondern gefüllt mit einer Suppe aus geladenen Teilchen, Plasma genannt. Dieses Plasma kommt von der Sonne, wird in einem stetigen Strom, dem Sonnenwind, herausgepumpt und sporadisch in explosiven Sonneneruptionen weggeblasen. Wenn dieses Sonnenplasma auf die Erde trifft, bringt es die magnetischen Feldlinien und das Plasma um die Erde herum dazu, wie die gezupften Saiten einer Harfe zu vibrieren und ultraniederfrequente Wellen zu erzeugen.
Lauschen Sie den Geräuschen des Weltraums und lernen Sie mit dem neuen Citizen-Science-Projekt HARP der NASA mehr über die Beziehung zwischen Sonne und Erde. Bildnachweis: NASA/Beth Anthony
Im Jahr 2007 startete die NASA fünf Satelliten, um im Rahmen der THEMIS-Mission (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) durch die magnetische „Harfe“ der Erde – ihre Magnetosphäre – zu fliegen. Seitdem hat THEMIS eine Fülle von Informationen über Plasmawellen in der Magnetosphäre der Erde gesammelt.
„THEMIS kann die ganze Harfe abtasten“, sagte Hartinger, „und sie ist schon lange da draußen, also hat sie viele Daten gesammelt.“
Die Frequenzen der Wellen, die THEMIS misst, sind jedoch für unsere Ohren zu niedrig, um sie zu hören. Also beschleunigte das HARP-Team sie, um sie in Schallwellen umzuwandeln. Durch die Verwendung eines interaktives Werkzeug vom Team entwickelt, können Sie diesen Wellen lauschen und interessante Merkmale erkennen, die Sie in den Geräuschen hören.
Die Magnetosphäre der Erde ist eine magnetische Blase, die unseren Planeten umhüllt und vor den meisten geladenen Teilchen schützt, die von unserer Sonne strömen. Wenn jedoch Sonnenteilchen auf die Magnetosphäre treffen, können sie magnetische Feldlinien und Plasma um die Erde herum dazu bringen, wie die gezupften Saiten einer Harfe zu vibrieren und ultraniederfrequente Wellen zu erzeugen. Bildnachweis: Martin Archer (Imperial College London)/Emmanuel Masongsong (UCLA)/NASA
„Der Prozess, neue Funktionen durch tiefes Zuhören zu identifizieren, fühlt sich ein bisschen wie eine Schatzsuche an“, sagte Robert Alexander, ein HARP-Teammitglied von Auralab Technologies in Michigan. „Ich freue mich darauf, dass Menschen auf der ganzen Welt durch das HARP-Projekt einen Vorgeschmack auf diese Erfahrung bekommen.“
Laut dem Team sind Menschen oft besser darin, interessante Wellenmuster mit dem Gehör als mit dem Auge zu erkennen – und sogar besser als Computer, wenn es darum geht, komplexe Muster zu identifizieren, die bei extremen Sonnenereignissen auftreten.
„Der menschliche Gehörsinn ist ein erstaunliches Werkzeug“, sagte HARP-Teammitglied Martin Archer vom Imperial College London. „Wir sind im Wesentlichen von Geburt an darauf trainiert, Muster zu erkennen und verschiedene Schallquellen zu erkennen. Wir können von Natur aus einige ziemlich verrückte Analysen durchführen, die sogar einige unserer fortschrittlichsten Computeralgorithmen übertreffen.“
HARP wurde von einem früheren Sonifikationsprojekt unter der Leitung von Archer namens MUSICS (Magnetospheric Undulations Sonified Incorporating Citizen Scientists) inspiriert. Als Archer Highschool-Schüler in London aufforderte, sich sonifizierte Daten (in Ton umgewandelte Messungen) von Satelliten der National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA) anzuhören, identifizierten sie ein neues Plasmawellenmuster im Zusammenhang mit Sonnenstürmen.
„Schüler der Londoner High School konnten ein komplexes, aber wiederholbares Muster im Klang erkennen, das die automatisierten Methoden übersehen haben“, sagte Hartinger. „HARP wird dies auf eine neue Ebene heben, indem es mit einem viel größeren Datensatz aus der THEMIS-Mission der NASA und mit einem viel größeren Online-Publikum arbeitet.“
Es ist ein Vorteil, wenn eine breite und vielfältige Gruppe von Menschen die Klänge hört, sagt das Team.
„Jeder hört die Welt anders“, erklärte Emmanuel Masongsong von der University of California, Los Angeles, Mitglied des HARP-Teams und Mitglied der NASA-Mission THEMIS. „Jeder Teilnehmer wird einzigartig auf die Vibrationen im Weltraum reagieren. Was eine Person ignoriert, kann eine andere sofort anziehen. Wir möchten, dass Menschen Dinge entdecken, an die wir nie gedacht haben oder die Computeralgorithmen nicht erkennen könnten. So sind Entdeckungen gemacht!“
Vorläufige Untersuchungen mit HARP haben bereits begonnen, unerwartete Merkmale aufzudecken, wie zum Beispiel das, was das Team eine „umgekehrte Harfe“ nennt – Frequenzen, die sich auf die entgegengesetzte Weise ändern, als die Wissenschaftler erwartet haben.
„HARP hat das Potenzial, Dinge zu finden, die wir nicht erwartet hatten, was wirklich aufregend ist“, sagte Archer.
HARP könnte auch Einblicke in Phänomene geben, auf die andere NASA-Wissenschaftler gestoßen sind, wie z HamSCI Projekt oder wellenartige Polarlichter untersucht durch die Aurorasaurus Projekt.
„Die Sonifikation von Daten bietet Menschen die Möglichkeit, die natürlich vorkommende Musik des Kosmos zu schätzen“, sagte Alexander. „Wir hören Geräusche, die buchstäblich nicht von dieser Welt sind, und für mich ist das das Nächstbeste, wenn man in einem Raumanzug schwebt.“
Um mit der Erforschung dieser Klänge zu beginnen, besuchen Sie die HARP-Website.