GOCE: primul seismometru aflat pe orbită

Cutremurele nu creează doar unde seismice care străbat scoarţa terestră, ele de asemenea pot provoca suprafaţa planetei să vibreze ca o tobă. Acest lucru produce unde de sunet care călătoresc în sus prin atmosferă.

Dimensiunea acestor unde se schimbă de la câţiva centimetri la suprafata Terrei, la câţiva kilometri în atmosfera rarefiată de la altitudini de 200-300 km.

Numai sunete de frecvenţă joasă - infrasunete - ajung la această înăltime. Ele provoacă mişcări verticale ce dilată şi contractă atmosfera prin accelerarea particulelor de aer.

Luni, Japonia comemorează cele 20 000 de persoane care au murit în cutremurul si tsunami-ul ce a devastat coasta de nord-est acum doi ani. Noi studii au arătat că acest cutremur masiv a fost resimţit şi în spaţiu de către satelitul GOCE al ESA.

De când a fost lansat în 2009, GOCE s-a ocupat cu cartografierea câmpului gravitaţional al Pământului cu o precizie de neegalat, de pe o orbită mai joasă decât a oricărui satelit de observare. Dar, la mai puţin de 270 de km deasupra Pământului, GOCE trebuie să facă faţă frecării cu atmosfera rarefiată.

Satelitul, ingenios conceput, este echipat cu un inovator motor cu ioni ce compensează instantaneu pentru frecare. Măsurătorile pentru aceste compensări sunt furnizate de accelerometre foarte precise.

În timp ce compensările oferă satelitului GOCE o orbită joasă ultra-stabilă pentru a efectua măsurători ultra-precise ale câmpului gravitaţional terestru, densitatea atmosferică şi viteza vănturilor verticale pot fi deduse folosind datele de la accelorometre şi propulsor.

Exploatând la maxim datele furnizate de GOCE, oamenii de ştiinţă de la Institutul de Cercetare în Astrofizică şi Planetologie din Franţa, Agenţia Spaţială Franceză CNES, Institutul de Fizică a Pământului din Paris şi Universitatea Tehnologică Delft din Olanda, sprijiniţi de Earth Observation Support to Science Element al ESA, au studiat măsurători din trecut.

Ei au descoperit că satelitul GOCE a detectat sunde sonore de la cutremurul masiv ce a lovit Japonia pe data de 11 martie 2011.

Când GOCE a trecut prin aceste unde, accelerometrele sale au simţit deplasări verticale ale atmosferei înconjurătoare într-un mod similar cu seismometrele de pe Pământ. De asemenea, s-au obervat variaţii în densitatea aerului.

Raphael Garcia de la Institutul de Cercetare în Astrofizică şi Planetologie a declarat, “Seismologii sunt deosebit de încântaţi de acestă descoperire, deoarece ei au fost singurii cercetători în Ştiinţe ale Pământului fără un instrument spaţial comparabil cu cele de la sol.”

“Cu acest nou instrumnet, ei pot începe să privească în sus, către spaţiu, pentru a înţelege ce se petrece sub picioarele lor.”

Cum poate fi observat din animaţie, GOCE, aflat în orbită în jurul Pământului cu 8 km/s a intersectat unda de infrasunete ce se depasa cu 4 km/s deasupra Oceanului Pacific. Apoi, după ce a trecut pe deasupra Polului Nord, GOCE, a prins din nou unda de infrasunete desupra Europei.

Aceste observaţii reprezintă prima înregistrare în atmosferă a undelor de sunet produse de un cutremur.

Sean Bruinsman de la CNES a adăugat, “După analize eşuate în trecut ale datelor furnizate de misiunile CHAMP şi GRACE pentru alte cutremure, suntem foarte încântaţi că am găsit undele prezise în datele de joasă altitudine şi înaltă precizie furnizate de GOCE.”

Rune Floberghagen, GOCE Mission Manager al ESA a remarcat, “Echipa GOCE a ştiut întotdeauna că accelerometrele noastre sunt cu adevărat speciale.”

“Ele sunt de aproximativ 100 de ori mai sensibile decât accelerometrele anterioare. De fapt, atăt de precise încât era evident că datele furnizate vor avea utilizări importante în alte domenii, cum ar fi sondare spaţiului în moduri noi.”

“Suntem, desigur, încântaţi să vedem aceste predicţii transformate în realitate, cu o aplicaţie atăt de interesantă în domeniul seismologiei.”