在太空行走時，如果您撥動吉他的琴絃，您當然聽不到任何聲音——聲波無法在接近真空的太空中傳播。然而，儘管宇宙“虛空”對我們的耳朵來說是無聲的，但實際上卻是由呼嘯而過的粒子和光波組成的嘈雜聲。當原子核和輻射撞擊科學儀器時，實際上可以將其解釋為太空的“聲音”。我們可以傾聽宇宙隱藏的旋律。
這是因為探測到的粒子的序列或強度可以轉換為我們人類聽力範圍內的振動。長期以來，科學家們一直以這種方式將無聲資料轉換為可聽資訊——例如，心率監測器的“嗶...嗶...嗶”聲。
深空奏鳴曲：將宇宙中記錄到的最強烈的爆炸之一——伽馬射線暴 GRB 080916C——轉換為可聽見的聲音。播放音符的數量代表費米伽馬射線太空望遠鏡接收到的伽馬射線數量。伴隨的聲音對應於射線從爆發本身發出的機率，最低機率的射線由豎琴演奏，中等機率的射線由大提琴演奏，最高機率的射線由鋼琴演奏。
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許多型別的天文資料都接受了這種“聲音化”處理，從太陽風粒子從我們的太陽流出到伽馬射線在數十億光年範圍內爆炸。這些可聽見的轉換有助於公眾宣傳，並使視障人士能夠體驗宇宙的程序。
但事實證明，聆聽資料也可以開闢新的科學前沿。這要歸功於人類解析聲音以獲取模式和意義的非凡能力。“聽覺系統是我們所知的最好的模式識別裝置，”佐治亞理工學院聲音化實驗室心理學教授兼主任布魯斯·沃克說。“如果您正在檢視資料集並試圖瞭解正在發生的事情，那麼聽它的聲音通常比看螢幕或列印版本更容易、更有效。”
2012 年發表在《天體物理學雜誌》上的一篇論文依賴於這種方法。這項發現——太陽噴射出的不同形式的帶電碳原子可以揭示太陽大氣溫度的差異——源於對可聽化資料的調諧。“我當時在聽一些原始太陽資料，我聽到了這種潛在的嗡嗡聲，”論文合著者羅伯特·亞歷山大說，他是一位聲音化專家，在密歇根大學太陽和太陽層研究小組工作。
陽光頌歌：亞歷山大注意到潛在“嗡嗡聲”時正在收聽的音訊。聲音檔案對應於美國宇航局高階成分探測器航天器上的光譜儀記錄的 1998 年至 2010 年太陽風中帶電原子（包括碳）的可聽化資料。旋轉太陽的影像來自美國宇航局太陽動力學天文臺航天器。圖片來源：Robert Alexander/NASA/密歇根大學太陽和太陽層研究小組
嗡嗡聲的頻率為 137.5 赫茲，對應於壓縮資料集中的大約 27 天週期。這正是太陽完成一次自轉所需的時間。持續時間暗示了與表面或大氣特徵的聯絡，例如週期性地帶回地球表面的某個區域噴射出特定型別的太陽風。“這讓我意識到這些資料可能很重要，”亞歷山大說。碳離子比率被證明是太陽風是“快速”還是“慢速”兩種型別之一的可靠指標。反過來，這說明了太陽大氣中風源區域的溫度。
美國宇航局注意到了這項創新成果，授予亞歷山大獎學金，以進一步探索聲音化應用，並且新的論文正在待審。“這項技術可以應用於極其廣泛的資料，”亞歷山大說。“如果您將音樂視為‘通用語言’，那麼您可以將音訊視為科學探究的通用平臺。您可以從任意數量的不同來源獲取資料，將其轉換為音訊檔案，然後按‘播放’。”
在其歷史上，太空聲音化已經產生了許多其他新穎的見解。早在第一次世界大戰期間，原始無線電裝置就接收到了一種被稱為“嘯聲”的現象。幾十年後，這些怪異的訊號與閃電有關。閃電會在地球周圍的電離氣體或等離子體湯中引發電磁波。在此過程中產生的高頻在這種環境中傳播得更快，比低頻聲音更早到達接收器——因此，產生類似嘯聲的效果。解釋嘯聲的工作原理有助於推進對地球輻射帶中等離子體物理學的理解。
來自太空的聲音：“嘯聲”，一種來自閃電的無線電輻射，它沿著太空中的磁力線傳播，並從地球的另一半球反射回地面接收器。圖片來源：NASA/Donald Gurnett/愛荷華大學
隨著衛星開始在太空飛行，它們的資料產生了其他神秘但最終具有啟發性的噪音。例如，旅行者 1 號航天器上的儀器探測到木星上的嘯聲，首次間接證明了木星閃電的存在。旅行者 1 號還捕捉到了當它遇到木星前方的所謂弓形激波時發出的“聲音”，類似於音爆。弓形激波是巨行星磁場阻礙超音速太陽風時形成的激波，類似於移動船隻前方彎曲的水流。
木星音符：旅行者 1 號的等離子波儀器在航天器穿過木星磁層邊緣的弓形激波時捕獲的聲音化。圖片來源：NASA/Donald Gurnett/愛荷華大學
愛荷華大學的物理學家、旅行者 1 號等離子波儀器的首席研究員唐·古爾內特一直保留著他發現的那些有趣的錄音。“自從太空時代曙光以來，也就是自 1962 年以來，我一直在收集這些東西，”古爾內特說。“我在辦公室的書架上放著一紙箱盒式磁帶。”（大多數示例已釋出在 http://www-pw.physics.uiowa.edu/space-audio/sounds/ 上。）
其他研究人員也採用了類似的資料，並對其進行了數字改造，將其轉化為虛擬樂器演奏的聲音。新罕布什爾大學的聲音化研究員馬蒂·奎因表示，這些作品可以以超越文字和影像的方式吸引公眾。
奎因自 20 世紀 90 年代初以來一直在創作聲音化作品，專案範圍從火星極地冰蓋到太陽系邊緣的能量帶。他的最新成果：CRaTER Live，一個流媒體網際網路廣播電臺，基於撞擊月球勘測軌道飛行器宇宙射線望遠鏡輻射效應 (CRaTER) 儀器的粒子。自發創作中的調、音高和某些樂器（例如，鋼琴、鋼鼓和吉他）的選擇反映了轟擊太空探測器的輻射強度。
直播月球“音樂”：月球勘測軌道飛行器上的科學裝置記錄了太陽噴射出的輻射，因為它淹沒了月球附近。輻射強度被轉換為樂器聲音。圖片來源：UNH CRaTER 太空科學團隊。
學校教師告訴奎因，學生們非常喜歡聽他的作品。他說，當我們加入聽覺元素時，認知能力會得到增強。“我覺得我已經增強了我的感知力，”奎因說。“與其僅僅看圖表或視覺化，我可以透過將資料聽成音樂來學到更多……而且聽音樂是我們喜歡做的事情。”