Marte are două viteze de sunet

Pe Marte, viteza sunetului depinde de înălțimea acestuia.

Tot sunetul circulă mai lent prin aerul lui Marte în comparație cu cel al Pământului. Dar zgomotele ascuțite ale unui laser care efectuează zapping rocilor călătoresc puțin mai repede în atmosfera subțire a marțiană decât zumzetul joase al elicopterului Ingenuity, raportează cercetătorii la 1 aprilie în Natură.

Aceste măsurători ale vitezei sunetului de la roverul Perseverance de la NASA fac parte dintr-un efort mai amplu de a monitoriza schimbările minut cu minut ale presiunii și temperaturii atmosferice, cum ar fi în timpul rafalelor de vânt, pe Planeta Roșie.

„Vântul este sunetul științei pentru noi”, spune astrofizicianul Baptiste Chide de la Laboratorul Național Los Alamos din New Mexico.

Pentru a asculta vântul, Perseverance poartă două microfoane. Unul era menit să înregistreze audio în timpul intrării, coborârii și aterizării complexe a misiunii și, deși nu a funcționat așa cum s-a sperat, acum este pornit ocazional pentru a asculta elementele vitale ale roverului (SN: 2/2/21; SN: 2/17/21). Celălalt microfon face parte din instrumentul SuperCam al roverului, un amestec montat pe catarg de camere și alți senzori folosiți pentru a înțelege proprietățile materialelor de pe suprafața planetei.

Dar aceste microfoane captează și alte sunete, cum ar fi cele făcute de rover însuși în timp ce roțile sale zdrobesc suprafața și de însoțitorul de zbor al lui Perseverance, elicopterul robot Ingenuity. Instrumentul SuperCam, de exemplu, are un laser, pe care Perseverance îl trage în roci interesante pentru analize ulterioare (SN: 7/28/20). Microfonul de pe SuperCam captează sunetele de la acele fotografii cu laser, ceea ce îi ajută pe cercetători să învețe despre duritatea materialului țintă, spune expertul planetar Naomi Murdoch de la Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace din Toulouse, Franţa.

Murdoch, Chide și colegii lor au ascultat clac-clac-ul laserului când zăpau pietre. („Nu face, într-adevăr, „pew pew”,” spune Murdoch). Când laserul lovește o țintă, acea explozie creează o undă sonoră. Deoarece oamenii de știință știu când se declanșează laserul și cât de departe este o țintă, ei pot măsura viteza cu care acea undă sonoră se deplasează prin aer spre microfonul SuperCam.

Viteza acestui sunet este de aproximativ 250 de metri pe secundă, relatează echipa. Este mai lent decât pe Pământ, unde sunetul călătorește prin aer cu aproximativ 340 m/s.

Viteza mai mică nu este surprinzătoare. Ceea ce auzim ca sunet sunt de fapt unde de presiune care călătoresc printr-un mediu precum aerul, iar viteza acestor unde depinde de densitatea și compoziția mediului (SN: 9/10/20). Atmosfera planetei noastre este de 160 de ori mai densă decât atmosfera marțiană, iar aerul Pământului este în mare parte azot și oxigen, în timp ce aerul marțian este predominant dioxid de carbon. Deci, sunetul pe Marte călătorește mai lent în acel aer diferit.

Echipa a folosit, de asemenea, microfonul SuperCam pentru a asculta vârtejul mai mic al palelor elicopterului Ingenuity (SN: 12/10/21). Din acest sunet cu tonuri mai joase, cercetătorii au aflat că există o a doua viteză a sunetului la suprafața marțiană, la frecvențe sub 240 de herți, sau puțin mai profund decât C mijlociu pe un pian: 240 m/s.

În schimb, la suprafața Pământului, sunetul se mișcă prin aer cu o singură viteză, indiferent de înălțime. Cele două viteze de pe Marte, spun cercetătorii, se datorează atmosferei bogate în dioxid de carbon. Moleculele de dioxid de carbon se comportă diferit între ele atunci când undele sonore cu frecvențe mai mari de 240 herți se deplasează prin aer în comparație cu cele sub 240 herți, afectând viteza undelor.

„Am demonstrat că putem face știință cu un microfon pe Marte”, spune Chide. „Putem să facem bun ştiinţă.”

Microfonul SuperCam captează mii de fragmente de sunet pe secundă. Aceste sunete sunt afectate de presiunea aerului, astfel încât cercetătorii pot folosi acele date acustice pentru a urmări modificările detaliate ale presiunii aerului pe perioade scurte de timp și, făcând acest lucru, pot afla mai multe despre clima marțiană. În timp ce alte rovere pe Marte au avut senzori de vânt, temperatură și presiune, aceștia ar putea simți schimbări doar pe perioade mai lungi.

„A asculta sunete de pe o altă planetă este un alt mod care ne ajută pe toți să ne plasăm ca și cum am fi acolo”, spune Melissa Trainer, un om de știință planetar la Goddard Space Flight Center al NASA din Greenbelt, Maryland, care nu a făcut parte din această lucrare. .

Echipa se concentrează pe următoarea colectare de date acustice la diferite momente ale zilei și diferite anotimpuri pe Marte.

„Presiunea se schimbă foarte mult pe Marte pe tot parcursul anului, odată cu anotimpurile”, spune Trainer. „Sunt foarte încântat să văd cum se pot schimba datele pe măsură ce sunt colectate în sezoanele următoare.”