Ascoltare l'universo: come la sonificazione trasforma i dati dello spazio in musica

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Cos’è il processo di Sonificazione e come funziona?
Plasma e Venti Solari
La Sonificazione dei corpi celesti del Sistema Solare
I dati raccolti su Saturno dalla sonda Cassini-Huygens
I dati radiografici di Giove del Chandra X Ray Observatory
I fenomeni magnetici della Terra: Chorus Waves, Whistler Waves, EIMIC e Aurora Kilometric Radiation

Dove il Silenzio prende forma

Se un albero cade in una foresta, e nessuno lo sente, emette rumore? Un antico adagio che, nella sua anima profonda, ci parla della relatività dei fenomeni, e che rappresenta la riflessione ottimale da cui partire nel valutare il concetto di musica del cosmo. È risaputo che nello spazio non c’è aria, e per tanto qualsiasi suono è impossibilitato a viaggiare. Sarebbe dunque possibile riassumere il concetto affermando che la musica del cosmo è il silenzio: il vuoto sonoro più assoluto che si possa immaginare. Tuttavia, come suggerisce il proverbio dell’albero che cade, il fatto che non si possa “sentire” non implica che il suono, di per se non esista. In ultima analisi, il suono è una forma di armonia matematica, dilatata in un tempo, con cui il cervello umano riesce a dialogare molto più velocemente rispetto ad altri tipi di informazioni. Proprio per questo, i dati di misurazione della materia spaziale vengono oggi comunemente trascritti con un una tecnica che si definisce Sonificazione. Grazie a questo, siamo in grado di “sentire” il rumore dell’universo e trasformare le interazioni della materia all’interno del cosmo. La sensibilità rispetto alle variazioni di tempo e al ritmo è ad esempio qualcosa che, date le giuste condizioni, siamo naturalmente in grado di fare; in effetti, e vale per ogni essere umano, cresciamo con suoni e vibrazioni fin da quando ci troviamo all’interno dell’utero: il nostro battito cardiaco, che scandirà il tempo della nostra vita, risuona con il suono del cuore di nostra madre. In termini di materia atomica, lo spazio è tutt’altro che “vuoto” e conseguentemente è pieno di suoni e di rumori, solo che per registrarli dobbiamo utilizzare tecniche diverse da quelle che adoperiamo sulla terra. Come per il linguaggio, si tratta di un processo di codifica e decodifica dei dati che ci consente di leggere lo Spazio attraverso il nostro orecchio: un’espansione sensoriale che ci guida verso verità più alte e misteriose.

Lo strumento musicale dello spazio: sonificare le correnti di plasma

Come dicevamo in precedenza, il suono non viaggia nello spazio, poiché non c’è aria attraverso cui propagarlo. Tuttavia, esistono una serie di “alberi che cadono” che, tramite l’emissione di onde elettromagnetiche sono “sonificabili”. In altre parole, le frequenze di emissione possono essere codificate in suoni, che l’orecchio umano è successivamente in grado di decodificare in informazioni. Per fare un esempio, è come se dovessimo tradurre un’iscrizione in latino, senza averlo studiato a fondo, ad un nostro amico inglese: prima traduciamo in italiano, e successivamente in inglese. Attraverso un medium comune, trasformiamo dati complessi in maniera che siano più facilmente comprensibili, e dunque interpretabili. Il procedimento avviene tramite una codifica standardizzata e predeterminata, per cui i parametri della lettura scientifica vengono “tradotti” in parametri musicali, come timbro, ritmo, volume e note specifiche. Ci sono vari fenomeni che sono tracciati in questo modo, ma il principale è il Plasma, ovvero lo stato in cui la materia gassosa, dopo essere stata sollecitata da temperature estreme o forti trazioni elettromagnetiche, perde elettroni e rimane in uno stato carico. Se prendiamo in esame il Sistema Solare, la maggior parte dello Spazio è riempito da Plasma, la maggior parte del quale è emerso sotto forma di vento solare dalle radiazioni elettromagnetiche della nostra stella. Registrando le fluttuazioni, le interferenze e il del Plasma, è possibile codificare delle tracce audio. Questo permette di “ascoltare” il suono delle variazioni di stato della materia, in maniera simile a come un medico ascolta con lo stetoscopio il flusso del sangue, i battiti, o il respiro dei polmoni. Quando qualcosa cambia all’improvviso o in una scala disarmonica, vuol dire che si è verificato qualcosa di anomalo nel corpo umano, allo stesso modo, una disarmonia in una traccia sonificata implica che ci sia stata una fluttuazione anomala nel Plasma e nei Venti solari. Potremmo dunque, facendo una metafora un po’ audace, dire che il Plasma è il sangue del Sistema Solare quanto il Sole ne è il cuore.

Le vibrazioni cosmiche dei corpi celesti

La sonificazione non viene però utilizzata soltanto per ascoltare le variazioni di stato del Plasma: tramite specifici progetti, le agenzie spaziali sono state in grado di “tracciare” il suono cosmico di interi pianeti. L’illustre precedente storico, per quello che riguarda i suoni dei pianeti del sistema solare, risale alla sonda Venera 14, mandata dall’Unione Sovietica sul pianeta nel 1981. Il mezzo riuscì a catturare e trasmettere il rumore delle spaventose tempeste che imperversano sulla superficie di Venere: una registrazione diretta, quindi non una sonificazione, ma nondimeno la prima volta in cui l’umanità sentiva il suono di un altro pianeta. Per quello che invece riguarda i fenomeni assimilabili a sonificazione, oggi sono disponibili dati su praticamente ogni pianeta del Sistema Solare. I più “ascoltati” sono però la Terra, per ovvi motivi, Giove e Saturno. Questo non deve sorprendere: Marte è sufficientemente vicino da consentire di raccogliere dati “reali”, mentre Giove e Saturno, che sono i due pianeti dell’anello esterno più vicini, hanno caratteristiche peculiari. Si tratta infatti di giganti gassosi, un termine nato in seno alla fantascienza, ma ampiamente adottato dalla comunità scientifica: questo vuol dire che il nucleo roccioso del pianeta è solo una minima parte della massa planetaria, laddove la maggioranza è composta da una coltre di gas densi e compressi. Le condizioni particolarmente “aliene” di questi due corpi celesti fa si che siano particolarmente studiati; inoltre, due delle lune di Saturno, Encelado e Titano, si sospetta possano essere potenzialmente abitabili. Sia Giove che Saturno hanno un’attività elettromagnetica molto dinamica, con fenomeni che, anche per via della scala ciclopica su cui si verificano, sono osservabili, e osservati, con grande attenzione. Uno degli esempi più famosi è stato quando, grazie ai dati raccolti dalla Sonda Cassini-Huygens nel 2020, siamo stati in grado di registrare, e sonificare, una colossale tempesta di fulmini che è stata osservabile tramite telescopi e che ha imperversato per più di 200 giorni sulla superficie della gigante gassosa (la traccia audio originale è reperibile sul sito ufficiale della NASA). Quello che però riserva maggiori sorprese, quantomeno da un punto di vista evocativo e musicale, è la sonificazione delle onde di plasma nella magnetosfera tra Saturno e Encelado, registrate nelle ultime fasi del ciclo vitale della Sonda Cassini. L’interazione tra i due corpi celesti ha costruito un campo magnetico in cui il plasma si è mosso in circolo tra il pianeta e la luna: un fenomeno che ha suscitato interesse eccezionale, e che ha prodotto un tracciato di sonificazione estremamente particolare (La traccia originale è consultabile sul portale della JPL-NASA). Anche l’osservazione di Giove ha prodotto dei dati sonificati estremamente interessanti, incrociando i dati radiografici raccolti dal telescopio Hubble e dal satellite Chandra X Ray Observatory, è stato possibile produrre una traccia che rappresenta una mappatura quasi completa delle emissioni di raggi X della gigante gassosa (la traccia può essere consultata liberamente sul sito dedicato al progetto).

La Voce Cosmica della Terra

Se Saturno e Giove sono i due pianeti dell’anello esterno più ascoltati e studiati, non sorprenderà sapere che la Terra è il corpo celeste su cui abbiamo raccolto più dati in assoluto. La vicinanza, la densità di strumenti di rilevazione e il monitoraggio completo hanno reso possibile raccogliere massicce quantità di dati da ben prima che cominciasse l’esplorazione spaziale, e questi dati sono sia registrazioni audio in frequenze non udibili, che sono poi riportate in modo tale da essere ascoltabili dall’orecchio umano. Questo processo viene detto “Audification” . I primi suoni cosmici della terra ad essere uditi furono le così dette “Whistler Waves”, delle interferenze audio brevi e discendenti, simili a fischi, rilevate dagli operatori del telegrafo a fine ‘800. Negli anni ’30, Eckersley dimostrò che questi “fischi” altro non erano che l’effetto sonoro dei fulmini che si propagava nel plasma della magnetosfera terrestre, e per un certo periodo i limiti della tecnologia disponibile imposero al settore di restare nel campo della speculazione teorica. Tutto cambiò nel 1958, quando i dati raccolti dalla sonda Explorer I portarono alla scoperta delle Fasce di Van Allen: la regione in cui avvengono la maggior parte delle interazioni tra la magnetosfera terrestre e il plasma cosmico. Fu un vero e proprio Break Even Point rispetto alla raccolta di dati cosmici, poiché consegnava ai ricercatori delle “aree protette” in cui concentrare l’osservazione. Grazie all’attività delle sonde nelle Fasce di Van Allen, noi oggi siamo in grado di rilevare, e conseguentemente ascoltare, tramite amplificazione dei segnali di frequenza, le diverse interazioni che ha il plasma con il nostro pianeta a seconda di che tipo di particella subatomica si tratti e di quale livello di carica abbia. Gli elettroni, ad esempio, a contatto con il plasma raggiungono velocità relativistiche, e producono un fenomeno noto come “Chorus Waves”: queste sono onde corali, simili a cinguettii, che variano a seconda del tipo di particella e del livello di carica che le produce, e sono ascoltabili “direttamente” nel momento in cui sono regolate di frequenza fino a rientrare nello spettro udibile umano. Sono state registrate anche le interazioni tra protoni e Plasma, che producono una serie di suoni completamente diversi: la maggiore massa dei protoni fa si che risuonino a frequenze molto più lente e basse rispetto, e pertanto non producono Chorus Waves, ma bensì EMIC (Electromagnetic Ion Cyclotron waves). Una delle scoperte più affascinanti, in questo campo, è stata la realizzazione dell’esistenza dell’Aurora Kilometric Radiation, una vera e propria “eco” delle aurore polari, che si forma sopra il fenomeno terrestre osservabile, tra i 3000 e i 20000 chilometri di altitudine. La registrazione elettromagnetica dell’AKR, ovviamente audificata per essere udibile, è particolarmente impressionante, perché più di tutte le altre sembra ricordare una voce indistinguibile.

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Finale

Sebbene il produrre file audio ascoltabili non sia stato evidentemente il fine ultimo degli esperimenti scientifici che abbiamo fin qui elencato, nondimeno è innegabile che il concetto di musica del cosmo sia un archetipo estremamente affascinante. Fin dalla teoria dell’armonia dei corpi celesti di Pitagora, l’uomo ha guardato le stelle, la cui luce vibrante illuminava la notte, e vi ha immaginato la musica. Questo non deve sorprendere, poiché la musica è armonia matematica, esattamente come il cosmo, dove ogni corpo è collocato esattamente secondo la costante interazione di forze in lotta tra di loro. Certo, i suoni che i sensori catturano non sono qualificabili come “musica”, e a maggior ragione non lo sono le sonificazioni prodotte dall’uomo. Nondimeno, esiste una poetica profonda nel fatto che oggi, che scienza e tecnica sono in grado di proiettare i nostri corpi e le nostre menti nel cosmo, ci si trovi ad “ascoltare” i suoni delle stelle ed i pianeti. Dopo 2600 anni, Pitagora si prende una rivincita filosofica sulla Storia.

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