地球的磁場環(huán)境中充滿了我們無法聽到的“交響樂”，超低頻的電波構(gòu)成了一出令人陶醉的歌劇，描繪著地球和太陽之間戲劇性的復(fù)雜關(guān)系。

現(xiàn)在，美國航空航天局（NASA）資助的一項新的公眾科學(xué)項目，名為“太陽物理學(xué)音頻化：等離子體中的共振”（Heliophysics Audified: Resonances in Plasmas，HARP），把這些原本無法聽到的波動轉(zhuǎn)化為了各種各樣的聲音，比如口哨聲、嘎吱聲和嗖嗖聲。這個項目已經(jīng)在初步測試中發(fā)現(xiàn)了一些驚人的現(xiàn)象，而且公眾科學(xué)家們可以加入這個用聲音探索太空的旅程，破譯出這些有助于我們了解太陽和地球之歌的宇宙振動背后的含義。

HARP項目的首席研究員、來自美國科羅拉多州空間科學(xué)研究所（Space Science Institute）的太陽物理學(xué)家邁克爾·哈廷格（Michael Hartinger）說：“讓我最興奮的是，公眾科學(xué)家們可以通過聲音分析來參與太陽物理學(xué)研究，探索新發(fā)現(xiàn)。我們需要他們的幫助來理解地球附近太空環(huán)境中的復(fù)雜模式?！?/p>

地球和太陽之間的太空并非完全的真空，而是充滿了一種叫做等離子體的帶電粒子。這些等離子體來自太陽，以一種穩(wěn)定的流動形式，也就是太陽風(fēng)（solar wind），從太陽噴射出來，并且不定期地在太陽爆發(fā)時被強力地拋出。當(dāng)這些太陽等離子體撞擊地球時，它們會使地球周圍的磁場線和等離子體像豎琴彈奏一樣振動，產(chǎn)生超低頻波。

2007年，NASA發(fā)射了五顆衛(wèi)星，作為“西彌斯”（THEMIS，全稱“Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms”，即“亞暴期間事件的時間歷史和宏觀尺度的相互作用”）任務(wù)的一部分，飛越了地球的磁場“豎琴”——它的磁層（magnetosphere）。從那時起，“西彌斯”衛(wèi)星就一直在收集關(guān)于地球磁層中等離子體波動的大量信息。

“西彌斯”任務(wù)所探索的，是等離子體和能量在地球環(huán)境中的移動以何種方式觸發(fā)了不同類型的極光（北極光和南極光）。2010年，兩顆衛(wèi)星被重新分配去研究月球環(huán)境，但另外三顆衛(wèi)星仍繼續(xù)探索著地球的磁層和極光。這三顆衛(wèi)星被稱為“西彌斯-A”（THEMIS-A）、“西彌斯-D”（THEMIS-D）和“西彌斯-E1”（THEMIS-E1）。

“西彌斯”任務(wù)的主要目標是確定引發(fā)極光亞暴（Auroral Substorm）的物理過程。極光亞暴是地球磁層中的一種現(xiàn)象，會讓地球高緯度地區(qū)的極光活動突然變得更加明亮和活躍。極光亞暴由太陽風(fēng)與地球磁場相互作用所引發(fā)，當(dāng)太陽風(fēng)的負載粒子流與地球磁場相互作用時，會在磁層尾部產(chǎn)生能量的累積和釋放，從而導(dǎo)致極光亞暴的發(fā)生?！拔鲝浰埂毙l(wèi)星和地面儀器可以同時觀測到這些亞暴，從而揭示它們的起源和演化。

哈廷格說：“'西彌斯’衛(wèi)星可以對整個地球磁層進行采樣，而且它已經(jīng)在那里呆了很長時間，所以它已經(jīng)收集了很多數(shù)據(jù)?！?/p>

這些波對于理解太陽和地球之間的能量傳輸和轉(zhuǎn)換非常重要，然而，“西彌斯”衛(wèi)星測量的波頻率過低，人耳無法聽到。因此，HARP團隊將它們的頻率提高，轉(zhuǎn)換為聲波。通過使用該團隊開發(fā)的一個互動工具，你可以聽見這些波，挑選出你所聽到的有趣的聲音特征。

HARP團隊成員、來自美國聽覺實驗室技術(shù)公司（Auralab Technologies）的羅伯特·亞歷山大（Robert Alexander）說：“通過深度聆聽來識別新特征的過程，感覺有點像尋寶，我很高興世界各地的人能夠通過HARP項目體驗到這種樂趣?！?/p>

根據(jù)該團隊的說法，相比眼睛，人類更善于通過耳朵來挑選出有趣的波模式，在識別極端太陽事件中出現(xiàn)的復(fù)雜模式方面，人耳甚至比計算機表現(xiàn)得更好。“人類的聽覺是一個強大到驚人的技能?！盚ARP團隊成員、來自英國帝國理工學(xué)院（Imperial College London）的馬丁·阿徹（Martin Archer）說，“我們基本上從出生起就接受了識別不同聲音模式和挑出不同聲源的訓(xùn)練。我們天生就能做一些相當(dāng)驚人的分析，甚至超過了一些最先進的計算機算法?！?/p>

HARP項目的靈感來自于阿徹領(lǐng)導(dǎo)的一個早期的可聽化項目，名為MUSICS，全稱是“Magnetospheric Undulations Sonified Incorporating Citizen Scientists”，即“公眾科學(xué)家參與的磁層波動可聽化”。當(dāng)阿徹邀請倫敦的高中生來聽美國國家海洋和大氣協(xié)會（NOAA）衛(wèi)星的可聽化數(shù)據(jù)（測量結(jié)果轉(zhuǎn)換成了聲音）時，他們發(fā)現(xiàn)了一種與太陽風(fēng)暴有關(guān)的新的等離子體波模式。

“倫敦的高中生能夠在這些聲音中挑出一個復(fù)雜但可重復(fù)的模式，而自動算法卻忽略了這一點?！惫⒏裾f，“HARP將把這項工作提高到一個新的水平，用到的是來自NASA'西彌斯’任務(wù)的更大數(shù)據(jù)集，邀請的參與者則是更多的在線聽眾?！?/p>

HARP團隊表示，讓一個廣泛且多樣化的群體來聽這些聲音有一個好處。“每個人聽到的世界都不一樣?！泵绹又荽髮W(xué)洛杉磯分校（UCLA）的埃馬紐埃爾·馬森松（Emmanuel Masongsong）解釋說，他是HARP團隊的成員，也是NASA“西彌斯”任務(wù)的成員，“每個參與者都會對太空中的振動做出獨特的反應(yīng)。一個人忽視的東西，可能會吸引到另一個人的注意。我們希望人們能夠發(fā)現(xiàn)我們從未考慮過的東西，或者計算機算法無法檢測到的東西。”

在HARP項目的網(wǎng)站上，你可以聽到來自不同衛(wèi)星、不同時間、不同位置的太空聲音，并且可以對它們進行分類、標記和評論。你也可以通過一個交互式地圖來選擇你想要聽到的聲音，或者通過一個日歷來查看不同日期的聲音。你甚至可以創(chuàng)建自己的聲音合集，并與其他公眾科學(xué)家分享你的發(fā)現(xiàn)。

你可以幫助識別一些特殊的聲音模式，比如共振或噪音，找出它們與太陽活動或者地球環(huán)境變化之間的關(guān)系。你也可以幫助發(fā)現(xiàn)一些罕見或者未知的聲音現(xiàn)象，并且提出你自己的解釋或者假設(shè)。

用HARP進行的初步調(diào)查已經(jīng)開始揭示出意想不到的特征，例如被項目團隊稱之為“反向豎琴”（ reverse harp）的模式，也就是頻率以與科學(xué)家預(yù)期相反的變化方式?！癏ARP可能會發(fā)現(xiàn)我們意料之外的東西，這真的很令人興奮?！卑卣f。

HARP還可以提供關(guān)于其他NASA公眾科學(xué)家所遇到的現(xiàn)象的見解，例如參加HamSCI項目的業(yè)余無線電操作員所聽到的聲音，或通過Aurorasaurus項目檢查的波狀極光。

“數(shù)據(jù)可聽化為人類提供了一個欣賞宇宙音樂的機會?！眮啔v山大說，“我們聽到的聲音簡直是出乎意料的，對我來說，這是僅次于穿著宇航服在太空漫步的最美妙的事物。”