Łazik Perseverance NASA, który bada powierzchnię Marsa od lutego 2021 roku, po raz pierwszy zarejestrował środowisko akustyczne Czerwonej Planety. Międzynarodowy zespół1 kierowany przez naukowca z Uniwersytetu w Tuluzie III — Paula Sabatiera i obejmujący naukowców z CNRS i ISAE-SUPAERO, przeprowadził analizę tych dźwięków, które zostały uzyskane za pomocą instrumentu SuperCam zbudowanego we Francji pod autorytetem francuska agencja kosmiczna CNES. Ich odkrycia zostały opublikowane 1 kwietnia 2022 roku w Nature.
Przez 50 lat sondy międzyplanetarne dostarczyły tysiące uderzających obrazów powierzchni Marsa, ale nigdy ani jednego dźwięku. Teraz misja Perseverance NASA położyła kres tej ogłuszającej ciszy, nagrywając pierwsze w historii marsjańskie dźwięki. Zespół naukowy1 zajmujący się francusko-amerykańskim instrumentem SuperCam2 zainstalowanym na Perseverance był przekonany, że badanie pejzażu dźwiękowego Marsa może pogłębić nasze zrozumienie planety. To naukowe wyzwanie skłoniło ich do zaprojektowania mikrofonu przeznaczonego do eksploracji Marsa w ISAE-SUPAERO w Tuluzie we Francji.
Perseverance po raz pierwszy nagrał dźwięki z Czerwonej Planety 19 lutego 2021 roku, dzień po jej przybyciu. Dźwięki te mieszczą się w ludzkim spektrum słyszalnym, między 20 Hz a 20 kHz. Przede wszystkim ujawniają, że Mars jest cichy, w rzeczywistości tak cichy, że kilka razy naukowcy sądzili, że mikrofon już nie działa. Oczywistym jest, że poza wiatrem naturalne źródła dźwięku są rzadkością.
Oprócz tego badania naukowcy skupili się na dźwiękach generowanych przez sam łazik3, w tym na falach uderzeniowych wytwarzanych przez uderzenie lasera SuperCam na skały oraz na lotach helikoptera Ingenuity. Badając propagację tych dźwięków na Marsie, których zachowanie jest bardzo dobrze poznane na Ziemi, byli w stanie dokładnie scharakteryzować właściwości akustyczne marsjańskiej atmosfery.
Naukowcy pokazują, że prędkość dźwięku na Marsie jest mniejsza niż na Ziemi: 240 m/s, w porównaniu do 340 m/s na naszej planecie. Jednak najbardziej zaskakujące jest to, że okazuje się, że na Marsie są tak naprawdę dwie prędkości dźwięku, jedna dla dźwięków wysokich, a druga dla niskich4. Tłumienie dźwięku jest większe na Marsie niż na Ziemi, zwłaszcza w przypadku wysokich częstotliwości, które w przeciwieństwie do niskich częstotliwości są tłumione bardzo szybko, nawet na krótkich dystansach. Wszystkie te różne czynniki utrudniałyby prowadzenie rozmowy dwóm osobom stojącym w odległości zaledwie pięciu metrów. Wynikają one ze składu marsjańskiej atmosfery (96% CO2, w porównaniu do 0,04% na Ziemi) oraz bardzo niskiego ciśnienia atmosferycznego na powierzchni (170 razy niższego niż na Ziemi).
Po roku misji uzyskano łącznie pięć godzin nagrań środowiska akustycznego. Dogłębna analiza tych dźwięków pozwoliła wyczuć dźwięk generowany przez turbulencje marsjańskiej atmosfery. Badanie tych turbulencji, w skali 1000 razy mniejszej niż wszystko, co dotychczas było znane, powinno poszerzyć naszą wiedzę na temat interakcji atmosfery z powierzchnią Marsa. W przyszłości wykorzystanie innych robotów wyposażonych w mikrofony może pomóc nam lepiej zrozumieć atmosfery planet.
Przypisy
1 Uczestniczyli również naukowcy z następujących laboratoriów: Institute for Research in Astrophysics and Planetology (University of Toulouse III — Paul Sabatier/CNRS/CNES), Institute of Fluid Mechanics of Toulouse (University of Toulouse III — Paul Sabatier/CNRS/ INP ), Laboratorium Badań Kosmicznych i Instrumentacji Astrofizyki (Obserwatorium Paryskie-PSL/CNRS/Uniwersytet Sorbony/Uniwersytet Paryski), Atmosfery laboratoryjne, Środowiska, Obserwacje Kosmiczne (CNRS/Uniwersytet Sorbony/Uniwersytet Wersalski St Quentin-en – Yvelines), Instytut Mineralogii, Fizyki Materiałów i Kosmochemii (CNRS/MNHN/Sorbonne University), Planetology and Geosciences Laboratory (CNRS/Nantes University/Angers University), Grenoble Institute of Planetology and Astrophysics (CNRS/Grenoble University Alps), Intense Centrum Laserów i Zastosowań (CNRS/CEA/Uniwersytet Bordeaux), Laboratorium Astrofizyki w Bordeaux (CNRS/Uniwersytet Bordeaux), Instytut Astrofizyki Kosmicznej (CNRS/Paris Saclay University), Laboratorium Geologiczne w Lyonie: Ziemia, Planety, Środowisko (CNRS/ENS Lyon/Claude Bernard University) oraz Laboratorium GeoRessources (CNRS/Uniwersytet Lotaryński).
2 SuperCam został opracowany wspólnie przez LANL (Los Alamos National Laboratory, USA) oraz konsorcjum laboratoriów afiliowanych przy CNRS oraz francuskich uniwersytetach i instytucjach badawczych. CNES odpowiada przed NASA za francuski wkład w SuperCam.
3 Mikrofon pełni również funkcję stetoskopu dla łazika, ponieważ zapewnia akustyczną diagnozę jego stanu zdrowia.
4 Około 240 m/s dla częstotliwości poniżej 240 Hz i 250 m/s powyżej
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez CNRS. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.