Luister goed naar geluiden van Mars, opgenomen door NASA's Perseverance: het mechanische gejengel en geklik van de rover in een lichte Martiaanse wind; het gezoem van de rotors van Ingenuity, de Marshelikopter; de knetterende inslag van een steenstotende laser. Een internationaal team van wetenschappers heeft precies dat gedaan en de eerste analyse van de akoestiek op de Rode Planeet uitgevoerd.
Hun nieuwe studie laat zien hoe snel geluid zich verplaatst door de extreem ijle, voornamelijk kooldioxide-atmosfeer, hoe Mars zou kunnen klinken voor menselijke oren, en hoe wetenschappers geluidsopnamen kunnen gebruiken om subtiele luchtdrukveranderingen op een andere wereld te peilen, en om de gezondheid van de rover te meten. "Het is een nieuwe manier van onderzoek die we nog nooit eerder op Mars hebben gebruikt," zei Sylvestre Maurice, een astrofysicus aan de Universiteit van Toulouse in Frankrijk en hoofdauteur van de studie. "Ik verwacht dat er nog veel ontdekkingen zullen worden gedaan door de atmosfeer te gebruiken als bron van geluid en als medium voor de voortplanting.
De meeste geluiden in de studie, gepubliceerd op 1 april in het tijdschrift Nature, werden opgenomen met de microfoon op de SuperCam van Perseverance, gemonteerd op de kop van de mast van de rover. In de studie wordt ook verwezen naar geluiden die zijn opgenomen met een andere microfoon die op het chassis van de rover is gemonteerd. Deze tweede microfoon registreerde onlangs de pufjes en pingels van de rover's Gaseous Dust Removal Tool, of gDRT, die spaanders blaast van rotsen die de rover heeft geschraapt om te onderzoeken.
Het resultaat van de opnamen: een nieuw begrip van de vreemde kenmerken van de atmosfeer van Mars, waar de snelheid van het geluid trager is dan op aarde - en varieert met de toonhoogte (of frequentie). Op aarde verplaatsen geluiden zich doorgaans met een snelheid van 343 meter per seconde. Maar op Mars verplaatsen lage tonen zich met ongeveer 537 mijl per uur (240 meter per seconde), terwijl hogere tonen zich met 559 mijl per uur (250 meter per seconde) verplaatsen.
De variabele geluidssnelheden op de Rode Planeet zijn een gevolg van de ijle, koude, kooldioxide-atmosfeer. Vóór de missie verwachtten wetenschappers dat de atmosfeer van Mars de geluidssnelheid zou beïnvloeden, maar het fenomeen was nog nooit waargenomen totdat deze opnames werden gemaakt. Nog een effect van deze ijle atmosfeer: Geluiden dragen slechts een korte afstand, en hogere tonen dragen nauwelijks. Op aarde valt het geluid weg na ongeveer 65 meter; op Mars valt het weg na 8 meter, waarbij hoge tonen op die afstand volledig wegvallen.
De opnames van de SuperCam-microfoon onthullen ook nog niet eerder waargenomen drukvariaties die door turbulentie in de Marsatmosfeer worden veroorzaakt doordat de energie op zeer kleine schaal verandert. Voor het eerst werden ook windvlagen op zeer korte tijdschalen gemeten.
Een van de opvallendste kenmerken van de geluidsopnamen, aldus Maurice, is de stilte die op Mars lijkt te heersen. "Op een gegeven moment dachten we dat de microfoon kapot was, zo stil was het," voegde hij eraan toe. Ook dat is een gevolg van het feit dat Mars zo'n ijle atmosfeer heeft. "Mars is erg stil vanwege de lage atmosferische druk," zei Baptiste Chide van het Los Alamos National Laboratory in New Mexico, ook een coauteur van de studie. "Maar de druk verandert met de seizoenen op Mars." Dat betekent dat Mars in de komende herfstmaanden luidruchtiger kan worden - en nog meer inzicht kan geven in zijn buitenaardse lucht en weer. "We gaan een hogedrukseizoen in," zei Chide. "Misschien zal de akoestische omgeving op Mars minder stil zijn dan toen we landden."
Geluiden van de missie
Het akoestische team bestudeerde ook wat de SuperCam-microfoon oppikte van de draaiende dubbele rotors van Ingenuity, de Marshelikopter die de reisgenoot van de rover is en de verkenner vanuit de lucht. Ronddraaiend met 2500 toeren per minuut produceren de rotors "een kenmerkend, laag geluid op 84 hertz," zei Maurice, verwijzend naar de standaard akoestische maat van trillingen per seconde en de rotatiesnelheid voor beide rotors.
Aan de andere kant, wanneer de laser van SuperCam, die stukjes rots van een afstand verdampt om hun samenstelling te bestuderen, een doelwit raakt, maakt het vonken die een hoog geluid produceren boven 2 kilohertz. Het bestuderen van de geluiden die door de microfoons van de rover zijn opgenomen onthult niet alleen details van de atmosfeer van Mars, maar helpt wetenschappers en ingenieurs ook bij het beoordelen van de gezondheid en de werking van de vele systemen van de rover, net zoals je een storend geluid zou kunnen opmerken als je in een auto rijdt.
Ondertussen blijft het belangrijkste instrument in het onderzoek, de microfoon van SuperCam, de verwachtingen overtreffen. "De microfoon wordt nu meerdere malen per dag gebruikt en presteert buitengewoon goed; de algehele prestaties zijn beter dan wat we hadden gemodelleerd en zelfs hadden getest in een Mars-achtige omgeving op aarde," zegt David Mimoun, professor aan het Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO) en leider van het team dat het microfoonexperiment heeft ontwikkeld. "We konden zelfs het zoemen van de Mars-helikopter op grote afstand opnemen."
Bron: JPL
