Марсоход Perseverance оборудован несколькими микрофонами, которые используются для исследования характеристик материалов на поверхности Красной планеты. Зафиксированные этими приборами разнообразные звуки включают в себя странное шипение марсианских пылевых вихрей.
Прослушивание записей показало, что звук на Марсе ведет себя довольно необычно. Например, шумы ниже 240 герц (что соответствует средней ноте фортепиано) распространяются примерно на 10 метров в секунду медленнее, чем более высокие звуки. Это явление объясняется тем, что углекислый газ, который составляет 95% марсианской атмосферы, поглощает часть энергии низкочастотных звуков.
Эти уникальные особенности звука могут создать трудности для связи в будущих миссиях на Марс, особенно если они будут включать экипаж. В связи с этим группа ученых из Франции и США начала исследование скорости звука и его затухания в первых 20 метрах марсианской атмосферы.
Исследователи начали с изучения информации о разных характеристиках Марса, включая атмосферное давление, температуру и химический состав, взятые из марсианской базы данных климатических условий. Эти параметры могут оказывать влияние на распространение звуковых волн, что следует учитывать при прогнозировании их свойств.
Затем учёные рассчитали скорость распространения и затухание звука в разное время и в разных местах марсианского ландшафта. Это было необходимо, поскольку ключевые факторы, влияющие на эти процессы, значительно меняются как в пространстве, так и во времени на Красной планете.
Полученные результаты выявили несколько уникальных особенностей. Прежде всего, пыль, подобно Земле, не оказывает влияния на распространение звука. Изменение скорости звука с температурой (примерно 0,5 м/с на градус Цельсия) также аналогично земному.
Однако, в отличие от Земли, скорость и затухание звука на Марсе в значительной степени зависят от содержания углекислого газа в атмосфере. Более того, хотя скорость звука увеличивается примерно на 240 Гц, этот эффект менее заметен при более низких температурах.
Самое значительное отличие от Земли заключается в больших суточных колебаниях температуры — и, в меньшей степени, концентрации углекислого газа. Например, в районе марсохода Perseverance температура изменяется примерно на 50 градусов Цельсия в течение дня. Это приводит к тому, что скорость звука может увеличиваться до 30 м/с, а его затухание ускоряться в три раза в жаркие часы по сравнению с более холодными. Сезонные изменения температуры и концентрации CO2 также влияют на скорость и затухание звука, особенно в полярных регионах.
Учёные создали модель, которая может прогнозировать скорость и затухание звука в любой точке Марса независимо от времени года и суток. Это позволит лучше понимать, как звучат разные объекты на Красной планете, так как мы слышим их уже после прохождения звука через атмосферу.
Кроме того, данная модель даст представление о том, как звуки будут восприниматься будущими колонистами Марса. Например, утренние звуки на вершинах гор будут больше похожи на земные, тогда как днём на равнинах высокие частоты могут доходить до уха быстрее, чем низкие, а отдалённые шумы могут стать неслышимыми.
