A velocidade do som em Marte é estranhamente diferente, revelam cientistas

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Imagem colorida artificialmente do pôr do sol marciano. Créditos: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Cientistas confirmaram a velocidade do som em Marte, usando equipamentos do rover Perseverance para estudar a atmosfera do planeta vermelho, que é muito diferente da que existe na Terra.

O que eles descobriram pode ter algumas consequências estranhas para a comunicação entre futuros humanos em Marte.

As descobertas sugerem que tentar falar na atmosfera de Marte pode produzir um efeito estranho, já que o som mais agudo parece viajar mais rápido que as notas graves. Não que tentássemos, já que a atmosfera de Marte é irrespirável, mas certamente é divertido pensar nisso!

Do ponto de vista científico, as descobertas, anunciadas na 53ª Conferência de Ciência Lunar e Planetária pelo cientista planetário Baptiste Chide, do Laboratório Nacional de Los Alamos, revelam oscilações de alta temperatura na superfície de Marte que merecem uma investigação mais aprofundada.

A velocidade do som não é uma constante universal. Ela pode mudar, dependendo da densidade e da temperatura do meio por onde passa; quanto mais denso o meio, mais rápido o som percorre.

É por isso que o som viaja cerca de 343 metros por segundo em nossa atmosfera a 20 graus Celsius, mas também a 1.480 metros por segundo na água e a 5.100 metros por segundo em aço.

A atmosfera de Marte é muito mais fraca que a da Terra, cerca de 0,020 kg/m3, em comparação com cerca de 1,2 kg/m3 da Terra. Isso por si só significa que o som se propagaria de forma diferente no planeta vermelho.

Mas a camada da atmosfera logo acima da superfície, conhecida como Camada Limite Planetária, tem complicações adicionais: durante o dia, o aquecimento da superfície gera correntes ascendentes convectivas que criam forte turbulência.

Instrumentos convencionais para testar gradientes térmicos de superfície são altamente precisos, mas podem sofrer vários efeitos de interferência. Felizmente, Perseverance tem algo único: microfones que podem nos permitir ouvir os sons de Marte e um laser que pode desencadear um ruído perfeitamente cronometrado.

O microfone SuperCam foi incluído para registrar as oscilações de pressão acústica do instrumento de espectroscopia de ruptura induzida por laser do rover enquanto ele remove amostras de rocha e solo na superfície marciana.

O rover Perseverance da NASA em Marte. Créditos: NASA / JPL-Caltech / MSSS.

Isso veio com um excelente benefício, como podemos ver. Chide e sua equipe mediram o tempo entre o disparo do laser e o som atingindo o microfone SuperCam a 2,1 metros de altitude, para medir a velocidade do som na superfície.

“A velocidade do som recuperada por esta técnica é calculada ao longo de todo o caminho de propagação acústica, que vai do solo até a altura do microfone”, escrevem os pesquisadores em seu documento da conferência. “Portanto, em qualquer comprimento de onda, é afetado pelas variações de temperatura e velocidade e direção do vento ao longo desse caminho”.

Os resultados confirmam as previsões feitas usando o que sabemos da atmosfera marciana, confirmando que os sons se propagam pela atmosfera perto da superfície a cerca de 240 metros por segundo.

No entanto, a peculiaridade da mudança da paisagem sonora de Marte é algo completamente inesperado, com as condições em Marte levando a uma peculiaridade não vista em nenhum outro lugar.

“Devido às propriedades únicas das moléculas de dióxido de carbono em baixa pressão, Marte é a única atmosfera do planeta terrestre no Sistema Solar que experimenta uma mudança na velocidade do som bem no meio da largura de banda audível (20 Hertz a 20.000 Hertz)”, escreveram os pesquisadores.

Em frequências acima de 240 Hertz, os modos vibracionais ativados por colisão das moléculas de dióxido de carbono não têm tempo suficiente para relaxar ou retornar ao seu estado original. O resultado disso é que o som viaja mais de 10 metros por segundo mais rápido nas frequências mais altas do que nas baixas.

Isso pode levar ao que os pesquisadores chamam de “experiência auditiva única” em Marte, com sons mais agudos chegando mais cedo ao ouvinte do que os mais graves.

Dado que qualquer astronauta humano viajando para Marte em breve precisará usar trajes espaciais pressurizados com equipamentos de comunicação ou viver em módulos de habitat pressurizados, é improvável que isso represente um problema imediato – mas pode ser um conceito divertido para escritores de ficção científica trabalhar.

Como a velocidade do som muda devido às oscilações de temperatura, a equipe também foi capaz de usar o microfone para medir grandes e rápidas mudanças de temperatura na superfície marciana que outros sensores não conseguiram detectar. Esses dados podem ajudar a preencher algumas das lacunas sobre a camada limite planetária de Marte em rápida mudança.

A equipe planeja continuar usando os dados do microfone SuperCam para observar como coisas como variações diárias e sazonais podem afetar a velocidade do som em Marte. Eles também planejam comparar as leituras de temperatura acústica com as leituras de outros instrumentos para tentar desvendar as grandes oscilações.

Você pode ler o documento da conferência no site da conferência.