Какая скорость звука на Марсе?
Звуки на Марсе распространяются медленнее по сравнению с Землёй. Однако более высокочастотные звуки, как например, потрескивание лазера на марсоходе Perseverance, распространяются в разреженной марсианской атмосфере быстрее, чем низкий гул вертолёта Ingenuity.
Аппарат Perseverance и вертолёт Ingenuity
Об этом сообщили исследователи в журнале Nature 1 апреля.
Скорости звука измеряются марсоходом Perseverance в рамках отслеживания ежеминутных изменений атмосферного давления, таких как порывы ветра, и температуры на Красной планете.
Марсоход Perseverance
«Ветер — это звук науки», — говорит астрофизик Батист Чиде из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико (США).
Чтобы улавливать звуки, у аппарата Perseverance есть два микрофона. Один предназначался для записи звука во время сложного спуска и посадки миссии — теперь его включают для прослушивания жизненно важных функций марсохода. Другой микрофон является частью прибора SuperCam, установленной на мачте, к которой крепятся камера и другие датчики, используемые для исследования свойств материалов на поверхности планеты.
Прибор SuperCam
Расположение SuperCam на марсоходе Perseverance
Но эти микрофоны также улавливают и другие звуки, например, издаваемые самим марсоходом, когда при передвижении под его колесами хрустит поверхность, или его летающим компаньоном — роботизированным вертолётом Ingenuity.
Вертолёт Ingenuity
На марсоходе есть лазер, которым он «стреляет» по камням для их дальнейшего анализа. Микрофон SuperCam улавливает звуки этих лазерных выстрелов, что помогает исследователям узнать о твёрдости материала-цели, — говорит планетолог Наоми Мёрдок из Высшей национальной школы аэронавтики и космоса в Тулузе (Франция).
Мёрдок, Чиде и их коллеги слушали щёлканья лазера при раскалывании камней: при попадании лазера в цель создаётся звуковая волна. Поскольку учёные знают, когда срабатывает лазер и как далеко находится цель от марсохода, они могут измерить скорость, с которой звуковая волна движется по атмосфере Марса к микрофону SuperCam.
Запись щёлкающего звука лазерного удара по камням с микрофона на борту марсохода «Perseverance»
Скорость щёлкающего лазерного звука составляет около 250 метров в секунду, сообщает команда. Это медленнее, чем на Земле, где звук распространяется по воздуху со скоростью около 340 м/с.
Атмосфера нашей планеты в 160 раз плотнее марсианской. Земной воздух в основном состоит из азота и кислорода, тогда как марсианский воздух состоит преимущественно из углекислого газа. Так что звук на Марсе распространяется медленнее.
Команда также использовала микрофон SuperCam, чтобы послушать низкочастотный звук от лопастей вертолёта Ingenuity. Из этого более низкого звука исследователи узнали, что на марсианской поверхности существует скорость звука и в 240 м/с.
Запись с того же микрофона, запечатлевшая гул лопастей вертолета Ingenuity при его приземлении в 80 метрах от марсохода
На Земле звук распространяется по воздуху только с одной скоростью, независимо от высоты тона. Исследователи полагают, что две скорости звука на Марсе связаны с его атмосферой, богатой углекислым газом. Молекулы углекислого газа ведут себя по-разному, в зависимости от того распространяются ли звуковые волны с частотами выше или ниже 240 Гц — это и влияет на скорость волн.
Вид поверхности Марса
«Мы доказали, что можем заниматься наукой с помощью микрофона на Марсе. Мы можем заниматься хорошей наукой», — говорит Чиде.
Микрофон SuperCam записывает тысячи звуковых фрагментов в секунду. На эти звуки влияет атмосферное давление, поэтому исследователи могут использовать полученные акустические данные для отслеживания изменений атмосферного давления за короткие промежутки времени и, таким образом, узнать больше о марсианском климате. У других марсоходов были датчики ветра, температуры и давления, и они могли измерять изменения только в течение более длительных периодов времени.
В дальнейшем команда сосредоточится на сборе акустических данных в разное время суток и в разные сезоны на Марсе.
____________________________________________________________________________________________
Источник:
S. Maurice et al. In situ recording of Mars soundscape. Nature. Published online April 1, 2022. doi: 10.1038/s41586-022-04679-0.