أكد العلماء على سرعة الصوت كوكب المريخ، باستخدام المعدات الموجودة على متن العربة الجوالة Perseverance لدراسة الغلاف الجوي للكوكب الأحمر ، والذي يختلف كثيرًا عن الغلاف الجوي للأرض.
قد يكون لما اكتشفوه بعض العواقب الغريبة للتواصل بين المريخ في المستقبل.
تشير النتائج إلى أن محاولة التحدث في الغلاف الجوي للمريخ قد تنتج تأثيرًا غريبًا ، حيث يبدو أن الصوت عالي النبرة ينتقل أسرع من نغمات الجهير. لا يعني ذلك أننا سنحاول ، لأن الغلاف الجوي للمريخ غير قابل للتنفس ، لكن من المؤكد أنه من الممتع التفكير فيه!
من منظور علمي ، كشفت النتائج ، التي تم الإعلان عنها في المؤتمر 53 لعلوم القمر والكواكب من قبل عالم الكواكب بابتيست تشايد من مختبر لوس ألاموس الوطني ، عن تقلبات درجات الحرارة العالية على سطح المريخ والتي تتطلب المزيد من التحقيق.
سرعة الصوت ليست ثابتة عالمية. يمكن أن تتغير ، اعتمادًا على كثافة ودرجة حرارة الوسط الذي تنتقل من خلاله ؛ كلما كان الوسيط أكثر كثافة ، كلما كان أسرع.
لهذا السبب ينتقل الصوت حوالي 343 مترًا (1125 قدمًا) في الثانية في الغلاف الجوي عند 20 درجة مئوية ، ولكن أيضًا بسرعة 1480 مترًا في الثانية في الماء ، و 5100 متر في الثانية في الفولاذ.
الغلاف الجوي للمريخ ضعيف أكثر بكثير من الغلاف الجوي للأرض ، حوالي 0.020 كجم / م3، مقارنة بنحو 1.2 كجم / م3 من أجل الأرض. هذا وحده يعني أن الصوت سينتشر بشكل مختلف على الكوكب الأحمر.
لكن طبقة الغلاف الجوي الموجودة فوق السطح مباشرةً ، والمعروفة باسم طبقة الحدود الكوكبية ، قد أضافت تعقيدات: خلال النهار ، يولد ارتفاع درجة حرارة السطح دفعات حمل حملية تخلق اضطرابات قوية.
تعتبر الأدوات التقليدية لاختبار التدرجات الحرارية للسطح عالية الدقة ، ولكنها قد تعاني من تأثيرات تداخل مختلفة. لحسن الحظ ، تتمتع المثابرة بشيء فريد: الميكروفونات التي يمكن أن تسمح لنا بذلك سماع أصوات المريخ، والليزر الذي يمكن أن يطلق ضوضاء في توقيت مثالي.
تم تضمين ميكروفون SuperCam لتسجيل تقلبات الضغط الصوتي من جهاز التحليل الطيفي للانهيار الناجم عن الليزر في العربة الجوالة أثناء قيامه بإزالة عينات الصخور والتربة من سطح المريخ.
مركبة المثابرة التابعة لناسا على سطح المريخ. (NASA / JPL-Caltech / MSSS)
جاء ذلك بفائدة ممتازة ، كما اتضح. قام Chide وفريقه بقياس الوقت بين إطلاق الليزر والصوت الذي يصل إلى ميكروفون SuperCam على ارتفاع 2.1 متر ، لقياس سرعة الصوت على السطح.
كتب الباحثون: “تُحسب سرعة الصوت المسترد بهذه التقنية على مسار الانتشار الصوتي بأكمله ، والذي ينتقل من الأرض إلى ارتفاع الميكروفون”. في ورقة المؤتمر الخاصة بهم.
“لذلك ، عند أي طول موجي معين ، يتم التفافه بسبب التغيرات في درجة الحرارة وسرعة الرياح واتجاهها على طول هذا المسار.”
النتائج تدعم التنبؤات التي تم إجراؤها باستخدام ما نعرفه عن الغلاف الجوي للمريخ ، التأكد هذه الأصوات تنتشر عبر الغلاف الجوي بالقرب من السطح بسرعة 240 مترًا في الثانية تقريبًا.
ومع ذلك ، فإن غرابة المشهد الصوتي المتغير للمريخ هو شيء غير مألوف تمامًا ، حيث تؤدي الظروف على سطح المريخ إلى غرابة لم تتم رؤيتها في أي مكان آخر.
“نظرًا للخصائص الفريدة لجزيئات ثاني أكسيد الكربون عند الضغط المنخفض ، فإن المريخ هو الغلاف الجوي الوحيد للكوكب الأرضي في النظام الشمسي الذي يشهد تغيرًا في سرعة الصوت في منتصف النطاق الترددي المسموع (20 هرتز إلى 20000 هرتز) ، ” يكتب الباحثون.
عند الترددات التي تزيد عن 240 هرتز ، لا تملك أنماط الاهتزازات المنشطة بالتصادم لجزيئات ثاني أكسيد الكربون وقتًا كافيًا يستريح، أو العودة إلى حالتها الأصلية. والنتيجة هي أن الصوت ينتقل بسرعة أكبر من 10 أمتار في الثانية عند الترددات الأعلى مما ينتقل في الترددات المنخفضة.
قد يؤدي هذا إلى ما يسميه الباحثون “تجربة استماع فريدة” على كوكب المريخ ، حيث تصل الأصوات ذات النغمة الأعلى إلى المستمع أسرع من الأصوات المنخفضة.
بالنظر إلى أن أي رواد فضاء بشريين يسافرون إلى المريخ في أي وقت قريبًا سيحتاجون إلى ارتداء بدلات فضاء مضغوطة مع معدات اتصال ، أو العيش في وحدات موطن مضغوطة ، فمن غير المرجح أن يمثل هذا مشكلة فورية – ولكن قد يكون مفهومًا ممتعًا لكتاب الخيال العلمي. العبث به.
نظرًا لأن سرعة الصوت تتغير بسبب تقلبات درجات الحرارة ، فقد تمكن الفريق أيضًا من استخدام الميكروفون لقياس التغيرات الكبيرة والسريعة في درجات الحرارة على سطح المريخ والتي لم تتمكن أجهزة الاستشعار الأخرى من اكتشافها. يمكن أن تساعد هذه البيانات في ملء بعض الفراغات الموجودة على طبقة حدود كوكب المريخ المتغيرة بسرعة.
يخطط الفريق لمواصلة استخدام بيانات ميكروفون SuperCam لمراقبة كيفية تأثير أشياء مثل التغيرات اليومية والموسمية على سرعة الصوت على سطح المريخ. يخططون أيضًا لمقارنة قراءات درجة الحرارة الصوتية بقراءات من أدوات أخرى لمحاولة معرفة التقلبات الكبيرة.
يمكنك قراءة ورقة المؤتمر على موقع المؤتمر.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”