Da možemo živjeti i disati na Marsu, kako bismo čuli jedni druge?

Ovaj tekst je preveden i prilagođen tekst sa ScienceAlert

Naučnici su procijenili brzinu zvuka na Marsu, koristeći opremu na roveru Perseverance za proučavanje atmosfere ove planete, koja se jako razlikuje od Zemljine. Ono što su otkrili moglo bi imati čudne posljedice na komunikaciju budućih Marsovaca.

Nalazi sugerišu da bi pokušaj razgovora u Marsovoj atmosferi mogao proizvesti čudan efekat, budući da se čini da zvukovi višeg tona putuju brže od dubokih tonova.

Baptiste Chide iz Los Alamos National Laboratory predstavio se na 53. Konferenciji o lunarnoj i planetarnoj nauci nova otkrića koja govore o temperaturnim fluktuacijama na površini Marsa koje su usko povezane s brzimom zvukom. Rad s konferencije je moguće pogledati ovdje.

Brzina zvuka nije univerzalna konstanta kao što je to brzina svjetlosti. Može se mijenjati, ovisno o gustoći i temperaturi medija kroz koji  zvuk putuje; što je medij gušći, to je brzina zvuka veća.

Zato zvuk putuje oko 343 metra (1.125 stopa) u sekundi u našoj atmosferi pri 20℃, ali i 1.480 metara u sekundi u vodi, te 5100 metara u sekundi u čeliku.

Marsova atmosfera je puno slabija od Zemljine, oko 0,020 kg/m3, u poređenju s oko 1,2 kg/m3 za Zemlju. Samo to znači da bi se zvuk drugačije širio na Marsu.

No, sloj atmosfere neposredno iznad površine, poznat kao Planetarni granični sloj, dovodi  do dodatnih komplikacija: tokom dana zagrijavanje površine stvara konvektivna uzlazna strujanja koja stvaraju snažnu turbulenciju.

Konvencionalni instrumenti za ispitivanje površinskih toplinskih gradijenata vrlo su precizni, ali mogu patiti od različitih smetnji. Na sreću, Perseverance ima nešto jedinstveno: mikrofone koji nam mogu omogućiti da čujemo zvukove Marsa i laser koji može pokrenuti savršeno tempiran šum.

Mikrofon SuperCam bio je uključen za snimanje akustičnih fluktuacija pritiska iz instrumenta za spektroskopiju induciranog laserom rovera dok koji skida uzorke stijena i tla na površini Marsa.

Rezultati podupiru predviđanja napravljena koristeći ono što znamo o atmosferi Marsa, potvrđujući da se zvukovi šire atmosferom blizu površine brzinom od otprilike 240 metara u sekundi, sporije nego u Zemljinoj atmosferi.

Ali,uslovi na Marsu dovode do čuda kakav se ne može vidjeti nigdje drugdje.

„Zbog jedinstvenih svojstava molekula ugljičnog dioksida pri niskom pritisku, Mars je jedina atmosfera zemaljskog planeta u Sunčevom sistemu koja ima promjenu brzine zvuka tačno u sredini zvučnog pojasa (20 Herca do 20.000 Herca)“, pišu naučnici. 

Na frekvencijama iznad 240 Herca, vibracijski modovi molekula ugljičnog dioksida koji se aktiviraju sudarom nemaju dovoljno vremena da se opuste ili vrate u prvobitno stanje. 

Rezultat toga je da zvuk putuje više od 10 metara u sekundi brže na višim frekvencijama nego na niskim.

To bi moglo dovesti do onoga što istraživači nazivaju "jedinstvenim iskustvom slušanja" na Marsu, s višim zvukovima koji prije stižu do slušatelja nego oni nižih frekvencija.

S obzirom na to da će svi astronauti koji bi putovali na Mars morati nositi svemirska odijela pod pritiskom s komunikacijskom opremom ili živjeti u modulima s regulisanim pritiskom, tako da uslovi oponašaju one na Zemlji, malo je vjerovatno da će to predstavljati neposredan problem – ali bi to mogao biti zabavan koncept za pisce naučne fantastike. Mi ne možemo disati na Marsu i stiga je nemoguće da iz prve ruke neko u budućnosti iskusi ovaj fenomen.

Budući da se brzina zvuka mijenja zbog temperaturnih fluktuacija, tim je također koristio mikrofon za mjerenje velikih i brzih promjena temperature na površini Marsa koje drugi senzori nisu uspjeli detektirati. Ovi podaci mogu pomoći popuniti neke od praznina na planetarnom graničnom sloju Marsa koji se brzo mijenja.

Tim planira nastaviti koristiti SuperCam podatke mikrofona kako bi promatrao kako stvari poput dnevnih i sezonskih varijacija mogu utjecati na brzinu zvuka na Marsu. Također planiraju usporediti očitanja akustične temperature s očitanjima drugih instrumenata kako bi pokušali shvatiti velike fluktuacije.