Immagine copertina generata con l’intelligenza artificiale
L’Oceano Artico è un ambiente tutt’altro che silenzioso. Il ghiaccio che si rompe, i richiami delle balene beluga e il passaggio delle navi producono una complessa combinazione di suoni che i ricercatori stanno cercando di trasformare in una nuova fonte di informazioni. Al MIT Lincoln Laboratory è in fase di sviluppo una rete di sensori a basso costo capace di monitorare continuamente l’ambiente artico, riducendo la necessità per gli scienziati di spostarsi ripetutamente sulla banchisa.
Come funzionano i sensori acustici artici
Quando il ghiaccio marino si frattura, il movimento produce vibrazioni che attraversano la superficie ghiacciata, generando caratteristiche firme acustiche e sismiche. Questi fenomeni vengono talvolta indicati come icequakes, ovvero eventi legati ai movimenti del ghiaccio.
Il problema è che i diversi segnali possono sovrapporsi. I suoni prodotti dalla banchisa possono infatti confondersi con quelli degli animali marini o con le attività umane. Per questo i ricercatori stanno studiando il modo in cui i segnali si propagano attraverso il ghiaccio e le loro caratteristiche, con l’obiettivo di riuscire a distinguere le diverse sorgenti.
L’importanza della raccolta dati in tempo reale
Il progetto punta alla realizzazione di una rete composta da sensori economici e disponibili commercialmente, in grado di effettuare un monitoraggio continuo. Evans e il collega David Whelihan lavorano su questa tecnologia presso l’Operation Ice Camp della Marina statunitense dal 2022.
Durante l’Operation Ice Camp 2024 erano già stati utilizzati nodi di sensori integrati. Nel marzo successivo, il gruppo è tornato sul campo con un geofono più sofisticato, progettato per rilevare le vibrazioni del ghiaccio marino. L’impiego sul campo, tuttavia, ha mostrato quanto le condizioni artiche possano rendere complessa anche la semplice installazione degli strumenti.
Sensori acustici artici: verso un monitoraggio diffuso
Le difficoltà incontrate durante le operazioni dimostrano l’utilità di poter posizionare sensori senza richiedere una presenza costante dei ricercatori sul ghiaccio. Durante la missione, infatti, una serie di bufere di neve ha ritardato l’arrivo del team, mentre le temperature sono scese fino a -25 °F e i venti hanno raggiunto velocità di 25-30 mph, con raffiche fino a 40 mph.
Gli scienziati sono riusciti a trasportare i dispositivi con una slitta verso una zona remota, ma hanno dovuto interrompere le operazioni dopo aver installato circa un quarto dell’attrezzatura prevista. I sensori sono stati recuperati circa una settimana più tardi, durante una breve fase di condizioni meteorologiche favorevoli.
I suoni dell’Oceano Artico come indicatori di rischio
La grande quantità di segnali presenti nell’Artico rappresenta una delle principali sfide della ricerca. Fratture del ghiaccio, vocalizzi dei mammiferi marini e attività delle navi possono produrre firme differenti, ma spesso difficili da separare.
I dati raccolti nel 2024 hanno incluso anche canti di mammiferi marini. L’obiettivo dei ricercatori è quindi comprendere meglio la propagazione di questi segnali e arrivare a distinguerli automaticamente. L’impiego del machine learning potrebbe contribuire a separare gli icequakes dalle vocalizzazioni degli animali e, in prospettiva, migliorare il monitoraggio automatico degli eventi di fratturazione del ghiaccio.
Sfide e potenzialità del monitoraggio acustico avanzato
Al sistema di sensori potrebbe affiancarsi una seconda tecnologia dedicata alla comunicazione attraverso il ghiaccio. Il prototipo sviluppato dalla startup norvegese Havguard utilizza campi magnetici, anziché segnali radio, per trasmettere informazioni attraverso la banchisa.
Durante i test in Alaska, i ricercatori hanno praticato un foro nel ghiaccio spesso 3,6 piedi e hanno calato sotto la superficie un veicolo a controllo remoto dotato del modem. Il sistema ha raggiunto una velocità di trasmissione di circa 1,2 kilobyte al secondo: un valore ancora modesto, ma considerato incoraggiante dal gruppo di ricerca.
Azioni per la sicurezza e la conoscenza del ghiaccio artico
L’integrazione delle due tecnologie potrebbe permettere di rilevare e registrare le vibrazioni del ghiaccio, i richiami degli animali e altre attività, trasmettendo poi i dati senza dover raggiungere continuamente le aree interessate.
La prospettiva assume particolare importanza mentre la riduzione del ghiaccio marino apre le acque artiche a una crescente attività militare e commerciale. I ricercatori intendono sviluppare e testare, in vista dell’Operation Ice Camp 2028, versioni dei sensori che possano essere sganciate dall’alto e migliorare il modem e la sua integrazione nella rete. L’obiettivo dichiarato è raccogliere più informazioni sull’Artico mettendo meno persone in condizioni di pericolo.
Fonte: Interesting Engineering
