Лёд Антарктиды играет злые шутки: радиосигналы кажутся из-под земли, а наука ищет ответ

С 2016 по 2018 год над Антарктидой происходили события, которые поставили астрофизиков в тупик. Высотный аэростатный комплекс NASA ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), разработанный для поиска редких частиц и космических сигналов, зафиксировал несколько необычных радиовсплесков, приходящих из-под поверхности Земли. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, предлагает свежий взгляд на этот загадочный феномен, но окончательного объяснения по-прежнему нет.

Сигналы из-под горизонта

ANITA — это серия антенн, закреплённых на гигантских аэростатах, которые поднимаются на высоту около 35 километров над ледяным континентом. С такой точки система способна улавливать радиоволны, возникающие при взаимодействии высокоэнергичных частиц с антарктическим льдом.

В 2016–2018 годах прибор зафиксировал несколько мощных радиоимпульсов, которые, по расчётам, пришли не сверху, а из-под горизонта — под углом до 30 градусов ниже поверхности.

"Зафиксированные импульсы шли под углами до 30 градусов ниже поверхности льда", — пояснила кандидат физических наук, участница проекта ANITA Стефани Уиссел.

Это и стало главным парадоксом. Чтобы дойти до детектора, сигнал должен был пройти через тысячи километров горных пород. Однако по законам физики такие волны должны полностью поглотиться в недрах Земли.

Проверка гипотез: нейтрино, тёмная материя, новая физика

Поначалу исследователи предположили, что речь идёт о сверхмощных нейтрино — элементарных частицах, способных проходить сквозь вещество почти без взаимодействия. Но при сравнении с данными других установок — детектора IceCube и обсерватории Пьера Оже, — аналогичных событий не обнаружилось.

Это позволило сделать вывод, что аномалии не могут быть напрямую связаны с известными типами нейтрино. Учёные рассматривали и более экзотические гипотезы — о частицах тёмной материи или проявлениях "новой физики" за пределами Стандартной модели, но и они не нашли подтверждения.

Возможное объяснение — загадочная природа льда

Команда авторов статьи предполагает, что странные импульсы могут быть вызваны не самим источником частиц, а необычным поведением радиоволн вблизи поверхности льда и горизонта. Возможно, существует эффект отражения, преломления или переизлучения, который пока не учтён в моделях.

Эти процессы особенно трудно изучать в условиях Антарктиды, где плотность и структура льда сильно меняются с глубиной. Даже небольшие неоднородности могут искажать направление и форму сигнала, создавая иллюзию "подповерхностного" источника.

Таблица сравнения: гипотезы происхождения сигналов

Новое поколение наблюдений

Чтобы окончательно разобраться в природе этого явления, NASA и международная команда создают новый инструмент — детектор PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations). Он будет обладать гораздо более высокой чувствительностью и точностью, что позволит повторить наблюдения и провести серию контрольных экспериментов.

"Команда надеется приблизиться к истине, когда завершится работа по созданию и тестированию более чувствительного детектора PUEO", — сообщили исследователи.

С запуском PUEO учёные рассчитывают проверить гипотезу об аномальном распространении радиоволн и, возможно, найти недостающие звенья в понимании природы высокоэнергичных частиц, приходящих из глубин космоса.

А что если за этим стоит новое открытие?

Некоторые физики допускают, что феномен ANITA может стать ключом к новой эпохе в физике частиц. Если данные подтвердятся, они могут свидетельствовать о существовании непредсказанных частиц или новых взаимодействий, которые пока не описаны Стандартной моделью. В истории науки не раз бывало, что непонятные сигналы открывали путь к великим открытиям — от реликтового излучения до нейтрино.

Интересные факты

Комплекс ANITA поднимается на аэростатах, способных летать по кругу вокруг Антарктиды до 40 дней.

Радиоантенны системы улавливают частоты в диапазоне сотен мегагерц — те же, что используют для спутниковой связи.

ANITA уже не раз помогала исследовать взаимодействие космических лучей с ледяными массами, что важно для понимания происхождения высокоэнергичных частиц во Вселенной.