Des scientifiques révèlent que la vitesse du son sur Mars est étrangement différente


Des scientifiques ont confirmé la vitesse du son sur Mars, en utilisant l’équipement du rover Persévérance pour étudier l’atmosphère de la planète rouge, qui est très différente de celle de la Terre.

Image artificiellement colorée d’un coucher de soleil martien. (NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)

Ce qu’ils ont découvert pourrait avoir d’étranges conséquences sur la communication entre les futurs Martiens.

Les résultats suggèrent qu’essayer de parler dans l’atmosphère de Mars pourrait produire un effet bizarre, puisque les sons aigus semblent voyager plus vite que les notes basses. Nous n’essaierions pas de le faire, puisque l’atmosphère de Mars est irrespirable, mais il est certainement amusant d’y penser !

D’un point de vue scientifique, les résultats, annoncés lors de la 53e Conférence sur les sciences lunaires et planétaires par le planétologue Baptiste Chide du Laboratoire national de Los Alamos, révèlent des fluctuations de température élevées à la surface de Mars qui méritent d’être étudiées plus avant.

La vitesse du son n’est pas une constante universelle. Elle peut varier en fonction de la densité et de la température du milieu qu’il traverse ; plus le milieu est dense, plus il va vite.

C’est pourquoi le son se déplace à environ 343 mètres par seconde dans notre atmosphère à 20 degrés Celsius, mais aussi à 1 480 mètres par seconde dans l’eau et à 5 100 mètres par seconde dans l’acier.

L’atmosphère de Mars est beaucoup plus ténue que celle de la Terre, environ 0,020 kg/m3, contre environ 1,2 kg/m3 pour la Terre. Ce seul fait signifie que le son se propage différemment sur la planète rouge.

Mais la couche de l’atmosphère située juste au-dessus de la surface, appelée couche limite planétaire, présente des complications supplémentaires : Pendant la journée, le réchauffement de la surface génère des courants ascendants convectifs qui créent de fortes turbulences.

Les instruments conventionnels pour tester les gradients thermiques de surface sont très précis, mais peuvent souffrir de divers effets d’interférence. Heureusement, Persévérance a quelque chose d’unique : des microphones qui peuvent nous permettre d’entendre les sons de Mars, et un laser qui peut déclencher un bruit parfaitement synchronisé.

Le microphone SuperCam a été inclus pour enregistrer les fluctuations de pression acoustique de l’instrument de spectroscopie par claquage induit par laser du rover lorsqu’il ablate des échantillons de roche et de sol à la surface martienne.

Le rover Persévérance de la NASA sur Mars. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Il s’est avéré que cela présentait un excellent avantage. Chide et son équipe ont mesuré le temps qui s’écoule entre le tir laser et le son qui atteint le microphone SuperCam à 2,1 mètres d’altitude, afin de mesurer la vitesse du son à la surface.

“La vitesse du son récupérée par cette technique est calculée sur l’ensemble du trajet de propagation acoustique, qui va du sol à la hauteur du microphone”, écrivent les chercheurs dans leur document de conférence.

“Par conséquent, à toute longueur d’onde donnée, elle est altérée par les variations de température et de vitesse et de direction du vent le long de ce trajet.”

Les résultats confirment les prédictions faites à partir de ce que nous savons de l’atmosphère martienne, à savoir que les sons se propagent dans l’atmosphère près de la surface à une vitesse d’environ 240 mètres par seconde.

Cependant, la bizarrerie du paysage sonore changeant de Mars est quelque chose de tout à fait inhabituel, les conditions sur Mars conduisant à une bizarrerie que l’on ne voit nulle part ailleurs.

“En raison des propriétés uniques des molécules de dioxyde de carbone à basse pression, Mars est la seule atmosphère de planète terrestre du système solaire à connaître un changement de la vitesse du son en plein milieu de la bande passante audible (20 hertz à 20 000 hertz)”, écrivent les chercheurs.

À des fréquences supérieures à 240 Hertz, les modes vibratoires des molécules de dioxyde de carbone, activés par les collisions, n’ont pas le temps de se détendre, ou de revenir à leur état initial. Il en résulte que le son voyage plus de 10 mètres par seconde plus vite à des fréquences élevées qu’à des fréquences basses.

Cela pourrait conduire à ce que les chercheurs appellent une “expérience d’écoute unique” sur Mars, les sons les plus aigus arrivant plus vite à l’auditeur que les plus graves.

Étant donné que les astronautes humains qui se rendront bientôt sur Mars devront porter des combinaisons spatiales pressurisées dotées d’un équipement de communication ou vivre dans des modules d’habitat pressurisés, il est peu probable que cela pose un problème immédiat, mais cela pourrait être un concept amusant pour les auteurs de science-fiction.

Étant donné que la vitesse du son change en raison des fluctuations de température, l’équipe a également pu utiliser le microphone pour mesurer les changements de température importants et rapides sur la surface martienne que d’autres capteurs n’avaient pas été en mesure de détecter. Ces données peuvent aider à combler certaines lacunes dans la couche limite planétaire de Mars, qui change rapidement.

L’équipe prévoit de continuer à utiliser les données du microphone SuperCam pour observer comment des éléments tels que les variations quotidiennes et saisonnières peuvent affecter la vitesse du son sur Mars. Elle prévoit également de comparer les relevés de température acoustique aux relevés d’autres instruments pour tenter de comprendre les grandes fluctuations.

Vous pouvez lire le document de la conférence sur le site Web de la conférence.

Lire aussi : La NASA va étudier le sexe dans l’espace, essentiel à la vie sur Mars

Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche


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