صوت در مریخ با دو سرعت متفاوت حرکت می‌کند
دانشمندان به‌تازگی دریافته‌اند که برخلاف زمین، مریخ دو سرعت صوت دارد و امواج صوتی با بسامدهای مختلف، رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند.
با توجه به چگالی کمتر در مقایسه با زمین، همه‌ی صداها در جو مریخ کندتر حرکت می‌کنند. اما بر اساس پژوهشی که ۱ آوریل (۱۲ فروردین) در نشریه‌ی «نیچر» (Nature) منتشر شد، پژوهشگران به‌تازگی دریافته‌اند که صدای بم‌تر ضربه‌های لیزری به سنگ‌های مریخ، در جو رقیق این سیاره، کمی سریع‌تر از صدای زیرتر بالگرد نبوغ، منتقل می‌شوند.
این اندازه‌گیری‌های سرعت صوت توسط مریخ‌نورد «پشتکار» (Perseverance) ناسا، بخشی از یک تلاش گسترده‌تر برای نظارت بر تغییرات دقیقه-به-دقیقه در فشار و دمای اتمسفر سیاره‌ی سرخ، مانند زمان‌های وزش باد است. «باپتیست چید» (Baptiste Chide) اخترفیزیکدان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در نیومکزیکو گفت: «باد برای ما، صدای علم است.»
برای گوش دادن به باد، مریخ‌نورد پشتکار دو میکروفون به همراه دارد. یکی برای ضبط صدا هنگام ورود، تقرب و فرود پیچیده‌ی مأموریت درنظر گرفته شده بود و هرچند آن‌طور که انتظار می‌رفت کار نکرد اما اکنون گاهی برای گوش دادن به موارد حیاتی مریخ‌نورد روشن می‌شود. میکروفون دیگر بخشی از ابزار «سوپرکم» (SuperCam) مریخ‌نورد است که در آن ترکیبی از دوربین‌ها و سنسورهای دیگر برای درک خواص مواد روی سطح سیاره استفاده می‌شود.
این میکروفون‌ها صداهای دیگری را هم دریافت می‌کنند، مانند صداهایی که توسط خود مریخ‌نورد هنگامی که چرخ‌هایش به سطح زمین برخورد می‌کنند یا توسط همراه پرنده‌ی آن، بالگرد رباتیک «نبوغ» (Ingenuity)، ایجاد می‌شود. برای نمونه، ابزار سوپرکم دارای یک لیزر است که پشتکار برای تجزیه‌وتحلیل بیشتر به سمت سنگ‌های جالب از نظر علمی شلیک می‌کند.
به گفته‌ی «نائومی مرداک» (Naomi Murdoch) دانشمند سیاره‌شناسی مؤسسه‌ی «سوپ‌آئرو» (Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace) در تولوز فرانسه میکروفون سوپرکم صداهای عکس‌های لیزری را ضبط می‌کند تا به پژوهشگران برای درک سختی مواد هدف کمک کند.
مرداک، چید و همکاران آن‌ها، هنگام ضربه زدن به سنگ‌ها، به صدای لیزر گوش دادند. هنگامی که لیزر به هدف می‌خورد، انفجار ایجاد شده، یک موج صوتی ایجاد می‌کند و از آنجا که دانشمندان می‌دانند لیزر چه زمانی شلیک می‌شود و هدف چقدر دور است، می‌توانند سرعت حرکت موج صوتی در هوا را به سمت میکروفون سوپرکم اندازه‌گیری کنند.
صدای ضربه‌ی لیزریاین صدای ضبط شده توسط یک میکروفون روی مریخ‌نورد پشتکار ناسا در مریخ، صدای تق‌تق ضربه‌های لیزری ربات به سنگ‌های مریخ را ثبت کرده است. |
بدین ترتیب سرعت این صدا حدود ۲۵۰ متر بر ثانیه اندازه‌گیری شده است. این سرعت کمتر از زمین است، که در آن صوت با سرعتی در حدود ۳۴۰ متر بر ثانیه در هوا حرکت می‌کند. سرعت پایین تر تعجب آور نیست زیرا آنچه ما به‌عنوان صدا می‌شنویم در واقع امواج فشاری است که از محیطی مانند هوا می‌گذرند، و سرعت آن امواج به چگالی و ترکیب محیط مادی بستگی دارد.
اتمسفر سیاره‌ی ما ۱۶۰ برابر چگالی جو در مریخ است و بیشتر از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است، در حالی که هوای مریخ عمدتا کربن دی‌اکسید است. بنابراین صدا در هوای متفاوت مریخ کندتر حرکت می‌کند.
سلفی مریخ‌نورد پشتکار با مریخ‌نورد نبوغ
Credit: NASA/JPL-Caltech
این تیم همچنین از میکروفون سوپرکم برای گوش دادن به صدای زیرتر چرخش تیغه‌های بالگرد نبوغ استفاده کرد و دریافت که یک سرعت دوم صوت در سطح مریخ، در فرکانس های زیر ۲۴۰ هرتز یا کمی زیرتر از C وسط در پیانو (نت دو وسط یا C4)، وجود دارد؛ ۲۴۰ متر بر ثانیه.
صدای پرواز بالگرداین صدای ضبط شده از همان میکروفون، وزش باد و زمزمه‌ی دور پره‌های بالگرد نبوغ را در حالی که در فاصله‌ی حدود ۸۰ متری مریخ‌نورد فرود می‌آید، ثبت کرده است.
|
این یافته در حالی است که روی زمین، صوت، بدون توجه به گام صدا، تنها با یک سرعت در هوا حرکت می‌کند. به گفته‌ی محققان، دو سرعت مختلف صوت در مریخ به دلیل جو غنی از کربن دی‌اکسید آن است. وقتی امواج صوتی با بسامدهای بالاتر از ۲۴۰ هرتز، نسبت به امواج زیر ۲۴۰ هرتز در هوا حرکت می‌کنند، مولکول‌های کربن دی‌اکسید رفتار متفاوتی نشان می‌هند که بر سرعت امواج اثر می‌گذارد.
چید تأکید کرد: «ما ثابت کرده‌ایم که می‌توانیم با میکروفون در مریخ فعالیت‌های علمی جالب توجهی انجام دهیم و داده‌های علمی خوبی تولید کنیم.»
میکروفون سوپرکم در هر ثانیه هزاران قطعه صدا را ضبط می‌کند. این صداها از فشار هوا تأثیر می‌پذیرند، بنابراین پژوهشگران می‌توانند از داده‌های صوتی برای ردیابی تغییرات دقیق فشار هوا در بازه‌های زمانی کوتاه استفاده کنند و با این کار، درباره‌ی آب‌وهوای مریخ اطلاعات بیشتری کسب کنند. در حالی که سایر مریخ‌نوردها حسگرهای باد، دما و فشار دارند اما آن‌ها فقط می توانند تغییرات را در بازه‌های طولانی‌تری ثبت کنند.
به گفته‌ی «ملیسا ترینر» (Melissa Trainer) دانشمند سیاره‌شناسی مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در گرین‌بلت، که البته در این مطالعه مشارکت نداشت، «گوش دادن به صداها در سیاره‌ای دیگر، راه دیگری است که به همه‌ی ما کمک می‌کند تا خود را در آنجا حس کنیم.»
این تیم پژوهشی اکنون بر جمع‌آوری داده‌های صوتی بعدی در زمان‌های مختلف روز و همچنین فصل‌های مختلف در مریخ تمرکز دارد. ترینر خاطرنشان کرد: «فشار روی مریخ در طول سال با تغییر فصول، تغییر زیادی می‌کند. من واقعا هیجان‌زده‌ام که ببینم این داده‌های جمع‌آوری شده در فصل‌های بعدی چه تغییری می‌کنند.»
عکس کاور: طرحی گرافیکی از صوت در مریخ
Credit: NASA/JPL-Caltech
منبع: Science News
