Mit einem Mikrofon, einem Laser und etwas raffinierter Mathematik hat ein Team von Wissenschaftlern die Schallgeschwindigkeit auf dem Mars gemessen, was eine wissenschaftliche Premiere und eine weitere coole Entdeckung ist, die durch den Perseverance-Rover der NASA ermöglicht wurde.
An der Perseverance-Mission gibt es viel zu lieben, aber einer meiner Lieblingsaspekte des Rovers ist, dass er Audio aufnehmen kann. Anfang letzten Jahres konnten wir zum ersten Mal überhaupt Geräusche auf dem Mars hören, sowohl natürliche als auch synthetische. Mit seiner SuperCam-Mikrofonder Rover verzeichnet weht Marswinde, Klicks von seinem steinabtastenden Laser und knirschenden Geräuschen, die von seinen rollenden Rädern erzeugt werden.
Dass das Mikrofon von Perseverance diese Geräusche erkennen würde, war nicht sicher, angesichts der schmerzhaft dünnen Atmosphäre auf dem Roten Planeten. Schall braucht ein Medium, um sich auszubreiten, und Mars, mit einem dürftigen atmosphärischen Druck von 0,095 Pfund pro Quadratzoll (psi) in Bodennähe, bietet nicht viel, womit man arbeiten kann. Zum Vergleich: Der atmosphärische Druck auf Meereshöhe der Erde beträgt etwa 14,7 psi.
Aber da waren sie– wahrnehmbare Geräusche von Percys Mikrofon im Jezero-Krater aufgenommen. Mit deutlich hörbaren Geräuschen auf dem Mars, Baptiste Chide vom Los Alamos National Lab in Los Angeles und Kollegen wurden Schallgeschwindigkeit auf dem Mars messen. Kürzlich stellten die Wissenschaftler ihre vor Ergebnisse Bei der 53. Mond- und Planetenwissenschaftskonferenzgehalten vom 7. bis 11. März in Texas.
Die Mannschaft gehebelt Das SuperCam-Experiment von Perseverance, bei dem Felsen mit Lasern abgetastet werden, um die Geologie des Mars zu untersuchen und sitzt an der Spitze des Rovermastes etwa 6,9 Fuß (2,1 Meter) über der Marsoberfläche. Das Team nahm Messungen von 150 Laserschüssen vor, die an fünf verschiedenen Orten aufgenommen wurden, und verfolgte gleichzeitig die lokalen Wetterbedingungen.
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Durch die Messung der Zeit, die die stakkatoartigen Klickgeräusche brauchten, um das SuperCam-Mikrofon zu erreichen, waren sie es in der Lage, die Schallgeschwindigkeit auf dem Mars zu bestimmen, auf eine Genauigkeit von plus-minus 0,51 %. Sie fanden heraus, dass sich Schall auf dem Mars mit 787 Fuß pro Sekunde (240 Meter pro Sekunde) ausbreitet, was deutlich langsamer ist als der Geschwindigkeitsschall auf der Erde mit 1.115 Fuß pro Sekunde (340 m/s).
Und in einer Beobachtung, die früheren Vorhersagen entsprach, die Geschwindigkeit von klingt unter 240 hErtz fiel auf 754 Fuß pro Sekunde (230 m/s). Auf der Erde passiert das nicht, da sich Töne innerhalb der hörbaren Bandbreite (20 Hz bis 20 kHz) mit konstanter Geschwindigkeit ausbreiten. Die „Mars-Idiosynkrasie“, wie die Wissenschaftler es nennen, hat mit den „einzigartigen Eigenschaften der Kohlendioxidmoleküle bei niedrigem Druck“ zu tun, wodurch die Marsatmosphäre als einzige im Sonnensystem „eine Geschwindigkeitsänderung von klingen genau in der Mitte der hörbaren Bandbreite“, wie die Wissenschaftler schrieben. Der Grund dafür ist, dass Töne über 240 Hz laut den Wissenschaftlern keine Zeit haben, ihre Energie abzubauen.
Die Wissenschaftler sagen weiter, dass dieser akustische Effekt „ein einzigartiges Hörerlebnis auf dem Mars mit einem frühen Eintreffen hoher Töne im Vergleich zu Bässen hervorrufen kann“.
Einzigartig ist richtig! Unterhalb von 240 Hz liegen viele akustische Informationen vor, darunter das untere Ende der Musik und die untersten Register der menschlichen Stimme (typischerweise für Männer). Musik auf dem Mars würde völlig durcheinander klingen (insbesondere bei größerer Entfernung), wobei die mittleren und hohen Frequenzen den Zuhörer etwas vor den niedrigen Frequenzen erreichen, wie z. B. die unteren Register der Bassgitarre und der Bassdrum. Fügen Sie einen weiteren Effekt von Kohlendioxid hinzu, das Abschwächen oder Dämpfen höherer Frequenzen, und das akustische Erlebnis wird noch seltsamer.
Abgesehen davon kann die zur Messung der Schallgeschwindigkeit verwendete Technik auch zur Messung der lokalen Temperatur verwendet werden. Also zusätzlich zu Percys Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA)-Instrument steht dem Team ein neues Thermometer zur Verfügung. Mit Blick auf die Zukunft werden Chide und seine Kollegen weitere Tests durchführen, um die Schallgeschwindigkeit zu verschiedenen Tageszeiten und während verschiedener Jahreszeiten auf dem Mars zu messen.