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La velocità del suono su Marte è stranamente diversa, rivelano gli scienziati

Gli scienziati hanno confermato la velocità del suono su Marte utilizzando l’attrezzatura del rover Perseverance per studiare l’atmosfera del pianeta rosso, che è molto diversa da quella terrestre.

Ciò che hanno scoperto potrebbe avere delle strane implicazioni sul modo in cui i futuri marziani comunicheranno.

I risultati suggeriscono che provare a parlare nell’atmosfera marziana potrebbe produrre uno strano effetto, con suoni acuti che viaggiano più velocemente dei suoni bassi. Non che ci proveremmo, visto che l’atmosfera marziana non è respirabile, ma è sicuramente divertente a pensarci!

Da un punto di vista scientifico, i risultati, annunciati alla 53a Conferenza di scienze lunari e planetarie dallo scienziato planetario Baptiste Chide del Los Alamos National Laboratory, mostrano fluttuazioni di temperatura elevate sulla superficie di Marte che giustificano ulteriori indagini.

La velocità del suono non è una costante universale. Può cambiare a seconda della densità e della temperatura del mezzo attraverso il quale scorre; Più denso è il mezzo, più veloce va.

Ecco perché il suono viaggia a circa 343 metri al secondo nella nostra atmosfera a 20 gradi Celsius, ma anche 1480 metri al secondo nell’acqua e 5100 metri al secondo nell’acciaio.

L’atmosfera di Marte è molto più sottile di quella terrestre, circa 0,020 kg/m3rispetto a circa 1,2 kg/m23 per la terra. Questo da solo significa che il suono si propagherebbe in modo diverso sul pianeta rosso.

Ma lo strato di atmosfera appena sopra la superficie, noto come Planetary Boundary Layer, ha ulteriori complicazioni: durante il giorno, il riscaldamento superficiale crea correnti ascensionali convettive che creano un’intensa turbolenza.

Gli strumenti convenzionali per il test del gradiente termico di superficie sono estremamente accurati, ma possono subire vari effetti di interferenza. Fortunatamente, Perseverance ha qualcosa di unico: microfoni che ci permettono di ascoltare i suoni di Marte e un laser che può attivare un suono perfettamente sincronizzato.

Il microfono SuperCam è stato installato per registrare le variazioni di pressione sonora dallo strumento di spettroscopia indotta dal laser del rover mentre rimuove campioni di roccia e suolo dalla superficie marziana.

Il Perseverance Rover della NASA su Marte. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Come si è scoperto, questo è venuto con un’eccellente utilità. Chide e il suo team hanno misurato il tempo tra il raggio laser e il suono che ha raggiunto il microfono SuperCam a un’altezza di 2,1 metri per misurare la velocità del suono in superficie.

“La velocità del suono ottenuta con questa tecnica è calcolata sull’intero percorso di propagazione acustica, che si estende dal pavimento all’altezza del microfono”, scrivono i ricercatori nel loro documento di conferenza.

“Quindi, a qualsiasi lunghezza d’onda, diventa contorto dalle variazioni di temperatura e velocità e direzione del vento lungo quel percorso”.

I risultati supportano le previsioni fatte sulla base della nostra conoscenza dell’atmosfera marziana e confermano che il rumore viaggia attraverso l’atmosfera vicino alla superficie a circa 240 metri al secondo.

Tuttavia, la stranezza del paesaggio sonoro mutevole di Marte è qualcosa di completamente straordinario, poiché le condizioni su Marte si traducono in una stranezza che non si vede da nessun’altra parte.

“A causa delle proprietà uniche delle molecole di anidride carbonica a bassa pressione, Marte è l’unica atmosfera planetaria terrestre nel Sistema Solare che subisce un cambiamento nella velocità del suono proprio nel mezzo della gamma udibile (da 20 hertz a 20.000 hertz). ‘ scrivono i ricercatori.

A frequenze superiori a 240 Hertz, i modi vibrazionali delle molecole di anidride carbonica attivati ​​dalla collisione non hanno abbastanza tempo per rilassarsi o tornare al loro stato originale. Il risultato è che il suono viaggia più di 10 metri al secondo più velocemente alle frequenze più alte che alle frequenze più basse.

Ciò potrebbe comportare quella che i ricercatori su Marte chiamano “un’esperienza di ascolto unica”, in cui i suoni acuti arrivano all’ascoltatore prima di quelli acuti.

Dato che tutti gli astronauti umani che si recheranno su Marte nel prossimo futuro dovranno indossare tute spaziali pressurizzate con attrezzatura per le comunicazioni, o vivere in moduli habitat pressurizzati, questo probabilmente non è un problema immediato, ma potrebbe essere un divertente concetto di fantascienza. Gli autori possono armeggiare con.

Poiché la velocità del suono cambia a causa dei cambiamenti di temperatura, il microfono ha anche consentito al team di misurare grandi e rapidi cambiamenti di temperatura sulla superficie marziana che altri sensori non sono stati in grado di rilevare. Questi dati possono aiutare a colmare alcune lacune sullo strato limite planetario di Marte in rapida evoluzione.

Il team prevede di continuare a utilizzare i dati del microfono SuperCam per osservare come cose come le variazioni diurne e stagionali potrebbero influenzare la velocità del suono su Marte. Hanno anche in programma di confrontare le letture della temperatura acustica con le letture di altri strumenti per cercare di capire le grandi variazioni.

È possibile leggere il documento della conferenza sul sito Web della conferenza.

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