Cientistas revelam que a velocidade do som é diferente em Marte

Mars Perseverance Sol 388: Câmera Mastcam-Z esquerda
Crédito de imagem: NASA/JPL-Caltech/ASU

Os cientistas usaram equipamentos do rover Perseverance para estudar a atmosfera do planeta Marte, que é muito diferente da atmosfera da Terra.  

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

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

É por isso que o som viaja cerca de 343 metros (1.125 pés) 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 tênue que a da Terra, cerca de 0,020 kg/m 3 , em comparação com cerca de 1,2 kg/m 3 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, o rover Perseverance tem microfones que nos permitem ouvir os sons de Marte e um laser que pode desencadear um ruído perfeitamente cronometrado.

O microfone da SuperCam foi incluído para registrar as flutuações 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.

Rover Perseverance da NASA em Marte. 
(NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Os cientistas mediram o tempo entre o disparo do laser e o som atingindo o microfone 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”, escreveram os pesquisadores no documento da conferência .

“Portanto, em qualquer comprimento de onda, é complicado 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 de 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). ” , escrevem 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 no futuro precisará usar trajes espaciais pressurizados com equipamentos de comunicação ou viver em módulos de habitat pressurizados, é improvável que isso represente um problema – mas pode ser um conceito divertido para escritores de ficção científica.

Como a velocidade do som muda devido às flutuações 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 na camada limite planetária de Marte em rápida mudança.

A equipe planeja continuar usando os dados do microfone da 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 descobrir as grandes flutuações.

Fonte: https://www.sciencealert.com/we-now-know-the-speed-of-sound-on-mars-thanks-to-perseverance

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