Tego się nikt nie spodziewał. Prędkość dźwięku na Marsie cały czas się zmienia. Jak to możliwe?

Mars jest jedyną planetą, na której ludzkość może się osiedlić w najbliższych stuleciach. Żadna inna planeta Układu Słonecznego nie nadaje się do zamieszkania ani nawet odwiedzenia przez ludzi, a do gwiazd jeszcze długo nie będziemy w stanie dolecieć. Kiedy spogląda się na zdjęcia powierzchni Marsa wykonane przez lądowniki i łaziki wysłane tam z Ziemi, widzimy krajobraz bardzo przypominający ten, jaki znamy z powierzchni naszej planety. To jednak tylko złudzenie — Mars naprawdę różni się od Ziemi, także w bardzo niespodziewany sposób.
Mars
Mars

Na zdjęciach powierzchni Marsa widzimy pustynie, wydmy, wzgórza, kratery i doliny rzeczne. Praktycznie wszystkie te formacje geologiczne przypominają te na powierzchni Ziemi. Nie zmienia to jednak faktu, że Mars nie jest Ziemią. Temperatury na powierzchni planety są znacznie niższe niż na Ziemi, tylko niekiedy zbliżając się do tych, które panują na naszej planecie. Ciśnienie atmosferyczne jest ponad sto razy rzadsze od ziemskiego (7 hPa zamiast 1000 hPa), a sama atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla. Rzadka atmosfera w połączeniu z brakiem pola magnetycznego sprawia, że na powierzchnię planety dociera olbrzymia ilość szkodliwego promieniowania kosmicznego.

Czytaj także: Łazik fotografuje chmury na Marsie. To będą widzieli pierwsi ludzie na Czerwonej Planecie

To niezwykle istotna informacja dla wszystkich, którzy nie mogą doczekać się wyprowadzki na Czerwoną Planetę. Życie na Marsie będzie ograniczone do przebywania przede wszystkim w specjalnych habitatach, które będą zapewniały człowiekowi odpowiedni zapas powietrza do oddychania i osłonę przed promieniowaniem kosmicznym. Wiele wskazuje na to, że takie habitaty będą na Marsie budowane nie tyle na powierzchni, ile w tunelach lawowych i jaskiniach, które będą zapewniały istotną ochronę przed promieniowaniem.

Teraz naukowcy postanowili zbadać jeszcze jeden aspekt rzeczywistości na Marsie: prędkość dźwięku w tamtejszej atmosferze. Wyniki badań okazały się zaskakujące.

Łazik Perseverance, który kilka lat temu wraz z dronem Ingenuity wylądował na powierzchni Marsa, został wyposażony w zestaw mikrofonów, które miały rejestrować dźwięki w bezpośrednim otoczeniu łazika. Warto tutaj nadmienić, że naukowcy wyposażyli warty miliard dolarów łazik w najprostsze mikrofony, które można znaleźć w zwykłym sklepie muzycznym. To właśnie te mikrofony zarejestrowały szum wiatru na Marsie, a nawet także hałas robiony przez wiry pyłowe przechodzące w pobliżu łazika.

Okazuje się, że nawet dźwięk zachowuje się przedziwnie na powierzchni Czerwonej Planety. Nasłuchując szumu Marsa, naukowcy odkryli, że dźwięki o częstotliwości poniżej 240 Hz poruszają się 10 m/s wolniej od dźwięków o wyższej częstotliwości. Za ten zaskakujący efekt odpowiada dwutlenek węgla stanowiący nawet 95 proc. objętości atmosfery marsjańskiej. Tak się bowiem składa, że cząsteczki dwutlenku węgla pochłaniają część energii dźwięków o niskiej częstotliwości. Zaskoczeń jest jednak znacznie więcej.

Wychodząc z tego punktu, badacze postanowili sprawdzić, jak szybko dźwięk jest tłumiony w najniższej warstwie atmosfery planety, czyli tam, gdzie będą egzystować pierwsi marsjańscy koloniści. W badaniach konieczne było uwzględnienie ciśnienia, temperatury i składu chemicznego atmosfery w różnych miejscach na powierzchni planety. Wszystkie te parametry znacząco zmieniają się w trakcie marsjańskiego roku. W zależności od pory roku w obszarach biegunowych temperatura może zmieniać się w ciągu dnia nawet o 60 stopni Celsjusza, a zawartość dwutlenku węgla w atmosferze aż o 30 procent. Nie są to zatem wartości pomijalne.

Czytaj także: Słońce rozdęło atmosferę Marsa rok temu. To samo może się przytrafić Ziemi

W kraterze Jezero, czyli tam, gdzie aktualnie przebywa wspomniany wyżej łazik Perseverance, temperatura w ciągu dnia zmienia się nawet o 50 stopni Celsjusza. Jak się okazuje w połączeniu z zawartością CO2 w atmosferze, ma to istotny wpływ na dźwięk. Po pierwsze dźwięk podróżuje 30 m/s szybciej przy maksymalnej temperaturze niż przy minimalnej, a na dodatek w ciągu najgorętszych godzin tłumiony jest trzy razy szybciej.

Opracowany na podstawie tak zebranych danych model pozwala teraz naukowcom ustalić prędkość i tłumienie dźwięku w dowolnym miejscu, o dowolnej porze dnia i roku na powierzchni Marsa.

W swojej pracy opublikowanej na łamach periodyku JGR: Planets naukowcy wskazują na to, z czym będą musieli się mierzyć mieszkańcy Marsa. Co do zasady dźwięk będzie przypominał ziemski najbardziej o poranku na szczycie marsjańskich wzgórz. Popołudniami natomiast trzeba będzie się mierzyć z efektem pogłosu, w którym dźwięki o wyższej częstotliwości będą docierały do uszu astronautów szybciej niż te o niższej częstotliwości. Co więcej, dźwięki z oddali, które na powierzchni Ziemi można byłoby usłyszeć bez problemu, tam będą już niesłyszalne wskutek skuteczniejszego tłumienia przez dwutlenek węgla w atmosferze.

Warto o tym pamiętać, gdy już będziemy liczyli oszczędności w celu oddania ich w zamian za bilet do Nowego Świata. Może się bowiem okazać, że życie na Marsie będzie po prostu okropne.

Więcej:Mars