octubre 5, 2022

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Los científicos han revelado que la velocidad del sonido en Marte es extrañamente diferente

Científicos confirman la velocidad del sonido Marteutilizando equipos a bordo del rover Perseverance para estudiar la atmósfera del planeta rojo, que es muy diferente a la de la Tierra.

Lo que han descubierto puede tener extrañas consecuencias para la comunicación marciana en el futuro.

Los resultados sugieren que tratar de hablar en la atmósfera marciana puede producir un efecto extraño, ya que el sonido agudo parece viajar más rápido que los tonos graves. No es que lo intentemos, porque la atmósfera de Marte es irrespirable, ¡pero seguro que es divertido pensar en ello!

Desde una perspectiva científica, los hallazgos, anunciados en la 53.ª Conferencia de Ciencias Planetarias y Lunares por el científico planetario Baptiste Chade del Laboratorio Nacional de Los Álamos, revelan fluctuaciones de alta temperatura en Marte que requieren más investigación.

La velocidad del sonido no es una constante universal. Puede cambiar, dependiendo de la densidad y temperatura del medio a través del cual se transmite; Cuanto más denso sea el medio, más rápido será.

Es por eso que el sonido viaja alrededor de 343 metros (1125 pies) por segundo en la atmósfera a 20 °C, pero también a 1480 metros por segundo en el agua y 5100 metros por segundo en el acero.

La atmósfera de Marte es mucho más débil que la de la Tierra, unos 0,020 kg/m3en comparación con alrededor de 1,2 kg/m3 por la tierra Esto solo significa que el sonido se propagará de manera diferente sobre el Planeta Rojo.

Pero la capa de la atmósfera justo por encima de la superficie, conocida como capa límite planetaria, tiene complicaciones añadidas: durante el día, el aumento de la temperatura de la superficie genera impulsos convectivos que crean poderosas turbulencias.

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Los instrumentos convencionales para probar gradientes térmicos superficiales son muy precisos, pero pueden sufrir diferentes efectos de interferencia. Afortunadamente, la persistencia tiene algo único: micrófonos que pueden permitirnos Escucha las voces de Martey un láser que puede hacer ruidos en el momento perfecto.

Se incluye un micrófono SuperCam para registrar las fluctuaciones de la presión acústica del espectrómetro de avalancha inducida por láser del rover a medida que extrae muestras de roca y suelo de la superficie marciana.

El rover Perseverance de la NASA en Marte. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Esto vino con un excelente beneficio, como resulta. Chide y su equipo midieron el tiempo entre el disparo del láser y el sonido que golpea un micrófono SuperCam a una altitud de 2,1 metros, para medir la velocidad del sonido en la superficie.

«La velocidad del sonido recuperado por esta técnica se calcula sobre todo el camino de propagación acústica, que viaja desde el suelo hasta la altura del micrófono», escribieron los investigadores. En su documento de conferencia.

«Entonces, en cualquier longitud de onda dada, el sesgo es causado por cambios en la temperatura, la velocidad del viento y la dirección a lo largo de ese camino».

Los resultados respaldan las predicciones hechas con lo que sabemos sobre la atmósfera marciana, asegurándose Estos sonidos se propagan a través de la atmósfera cerca de la superficie a una velocidad de aproximadamente 240 metros por segundo.

Sin embargo, la excentricidad del paisaje acústico cambiante de Marte es algo completamente desconocido, con condiciones en la superficie de Marte que conducen a excentricidades que no se ven en ningún otro lugar.

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«Debido a las propiedades únicas de las moléculas de dióxido de carbono a bajas presiones, Marte es la única atmósfera terrestre en el sistema solar que experimenta un cambio en la velocidad del sonido en el medio del rango de frecuencia audible (20 Hz a 20 000 Hz)». Los investigadores escriben.

A frecuencias superiores a 240 Hz, los patrones activados por colisión de las moléculas de CO2 no tienen suficiente tiempo descanso, o volver a su estado original. El resultado es que el sonido viaja a más de 10 metros por segundo a frecuencias más altas que a frecuencias más bajas.

Esto podría conducir a lo que los investigadores llaman una «experiencia auditiva única» en Marte, donde los sonidos de tonos más altos llegan al oyente antes que los de tonos más bajos.

Dado que cualquier astronauta humano que viaje a Marte en el corto plazo necesitará usar trajes espaciales presurizados con equipos de comunicación, o vivir en unidades de hábitat presurizadas, es poco probable que esto sea un problema inmediato, pero puede ser un concepto interesante para los escritores de ciencia ficción. manipulado.

Debido a que la velocidad del sonido cambia debido a las fluctuaciones de temperatura, el equipo también pudo usar el micrófono para medir cambios de temperatura grandes y rápidos en Marte que otros sensores no han podido detectar. Estos datos pueden ayudar a llenar algunos de los vacíos en la capa límite de Marte que cambia rápidamente.

El equipo planea continuar usando los datos del micrófono SuperCam para monitorear cómo cosas como los cambios diarios y estacionales afectan la velocidad del sonido en Marte. También planean comparar las lecturas acústicas de temperatura con lecturas de otros instrumentos para tratar de detectar grandes fluctuaciones.

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Puede leer el documento de la conferencia En el sitio web de la conferencia.