Kecepatan suara di Mars anehnya berbeda, ungkap para ilmuwan

Para ilmuwan telah mengkonfirmasi lebih lanjut kecepatan suara Marsdengan peralatan penjelajah Perseverance untuk mempelajari atmosfer planet merah, yang sangat berbeda dari Bumi.

Apa yang mereka temukan bisa memiliki beberapa implikasi aneh tentang bagaimana orang Mars masa depan berkomunikasi.

Hasilnya menunjukkan bahwa mencoba berbicara di atmosfer Mars dapat menghasilkan efek yang aneh, dengan suara bernada tinggi yang merambat lebih cepat daripada suara bass. Bukannya kami akan mencobanya, karena atmosfer Mars tidak dapat bernapas, tetapi tentu saja menyenangkan untuk dipikirkan!

Dari sudut pandang ilmiah, hasil yang diumumkan pada Lunar and Planetary Science Conference ke-53 oleh ilmuwan planet Baptiste Chide dari Los Alamos National Laboratory, menunjukkan fluktuasi suhu tinggi di permukaan Mars yang memerlukan penyelidikan lebih lanjut.

Kecepatan suara bukanlah konstanta universal. Itu dapat berubah tergantung pada kepadatan dan suhu media yang dilaluinya; Semakin padat media, semakin cepat ia pergi.

Itulah sebabnya suara merambat sekitar 343 meter per detik di atmosfer kita pada 20 derajat Celcius, tetapi juga 1.480 meter per detik di air dan 5.100 meter per detik di baja.

Atmosfer Mars jauh lebih tipis dari Bumi, sekitar 0,020 kg/m³dibandingkan dengan sekitar 1,2 kg/m³ untuk bumi. Itu saja berarti bahwa suara akan menyebar secara berbeda di planet merah.

Tetapi lapisan atmosfer tepat di atas permukaan, yang dikenal sebagai Lapisan Batas Planet, memiliki komplikasi tambahan: Pada siang hari, pemanasan permukaan menciptakan arus naik konvektif yang menciptakan turbulensi hebat.

Instrumen pengujian gradien termal permukaan konvensional sangat akurat, tetapi dapat mengalami berbagai efek interferensi. Untungnya, Ketekunan memiliki sesuatu yang unik: mikrofon yang memungkinkan kita mendengar suara Marsdan laser yang dapat memicu suara dengan waktu yang tepat.

Mikrofon SuperCam dipasang untuk merekam variasi tekanan suara dari instrumen spektroskopi yang diinduksi laser rover saat menghilangkan sampel batuan dan tanah dari permukaan Mars.

Ketekunan Rover NASA di Mars. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Ternyata, ini datang dengan utilitas yang sangat baik. Chide dan timnya mengukur waktu antara tembakan laser dan suara yang mencapai mikrofon SuperCam pada ketinggian 2,1 meter untuk mengukur kecepatan suara di permukaan.

“Kecepatan suara yang ditentukan dengan teknik ini dihitung di seluruh jalur propagasi akustik, yang membentang dari lantai hingga ketinggian mikrofon,” tulis para peneliti. dalam prosiding konferensi mereka.

“Oleh karena itu, pada panjang gelombang tertentu, ia menjadi berbelit-belit oleh variasi suhu dan kecepatan serta arah angin di sepanjang jalur itu.”

Hasil mendukung prediksi yang dibuat berdasarkan pengetahuan kita tentang atmosfer Mars. untuk mengkonfirmasi Suara-suara ini menyebar melalui atmosfer dekat permukaan dengan kecepatan sekitar 240 meter per detik.

Namun, quirk dari perubahan soundscape Mars adalah sesuatu yang sangat luar biasa, karena kondisi di Mars menghasilkan quirk yang tidak terlihat di tempat lain.

“Karena sifat unik molekul karbon dioksida pada tekanan rendah, Mars adalah satu-satunya atmosfer planet terestrial di Tata Surya yang mengalami perubahan kecepatan suara tepat di tengah rentang suara (20 hertz hingga 20.000 hertz). ” tulis para peneliti.

Pada frekuensi di atas 240 hertz, mode vibrasi yang diaktifkan oleh tumbukan dari molekul karbon dioksida tidak memiliki cukup waktu untuk melakukannya. Santai, atau kembali ke keadaan semula. Hasilnya adalah suara merambat lebih dari 10 meter per detik lebih cepat pada frekuensi yang lebih tinggi daripada pada frekuensi yang lebih rendah.

Hal ini dapat menghasilkan apa yang oleh para peneliti di Mars disebut sebagai “pengalaman mendengarkan yang unik”, di mana suara bernada tinggi tiba di pendengar lebih awal daripada yang bernada rendah.

Mengingat bahwa semua astronot manusia yang bepergian ke Mars dalam waktu dekat harus mengenakan pakaian luar angkasa bertekanan dengan peralatan komunikasi, atau tinggal di modul habitat bertekanan, ini mungkin bukan masalah langsung – tetapi ini bisa menjadi konsep fiksi ilmiah yang menyenangkan – Penulis dapat bermain-main dengan.

Karena kecepatan suara berubah karena perubahan suhu, mikrofon juga memungkinkan tim untuk mengukur perubahan suhu yang besar dan cepat di permukaan Mars yang tidak dapat dideteksi oleh sensor lain. Data ini dapat membantu mengisi beberapa celah di lapisan batas planet Mars yang berubah dengan cepat.

Tim berencana untuk terus menggunakan data mikrofon SuperCam untuk mengamati bagaimana hal-hal seperti variasi diurnal dan musiman dapat mempengaruhi kecepatan suara di Mars. Mereka juga berencana untuk membandingkan pembacaan suhu akustik dengan pembacaan dari instrumen lain untuk mencoba mencari tahu variasi yang besar.

Anda dapat membaca kontribusi konferensi di situs web konferensi.