العلماء يكتشفون أن سرعة الصوت على سطح المريخ مختلفة بشكل غريب

سرعة الصوت على سطح المريخ

وقد يكون لما اكتشفوه بعض العواقب الغريبة للتواصل بين المريخ في المستقبل.

تشير النتائج إلى أن محاولة التحدث في الغلاف الجوي للمريخ قد تنتج تأثيراً غريباً، حيث يبدو أن الصوت عالي النبرة ينتقل أسرع من النغمات الجهيرة، لا يعني ذلك أننا سنحاول، لأن الغلاف الجوي للمريخ غير قابل للتنفس، لكن من المؤكد أنه من الممتع التفكير فيه.

من منظور علمي، كشفت النتائج، التي تم الإعلان عنها في المؤتمر 53 لعلوم القمر والكواكب من قبل عالم الكواكب بابتيست تشايد من مختبر لوس ألاموس الوطني، عن تقلبات درجات الحرارة العالية على سطح المريخ والتي تتطلب المزيد من التحقيق.

سرعة الصوت ليست ثابتاً عالمياً، بل يمكن أن تتغير، اعتماداً على كثافة ودرجة حرارة الوسط الذي تنتقل من خلاله، وكلما كان الوسيط أكثر كثافة، كلما كان الصوت أسرع.

لهذا السبب ينتقل الصوت حوالي 343 متر في الثانية في الغلاف الجوي عند 20 درجة مئوية، ولكن أيضاً بسرعة 1480 متر في الثانية في الماء، و 5100 متر في الثانية في الفولاذ.

الغلاف الجوي للمريخ ضعيف أكثر بكثير من الغلاف الجوي للأرض، حوالي 0.020 كيلوغرام لكل متر مربع، مقارنة بحوالي 1.2 كيلوغرام / م3 للأرض، وهذا وحده يعني أن الصوت سينتشر بشكل مختلف على الكوكب الأحمر.

لكن طبقة الغلاف الجوي الموجودة فوق السطح مباشرةً، والمعروفة باسم طبقة الحدود الكوكبية، قد أضافت تعقيدات: خلال النهار، يولد ارتفاع درجة حرارة السطح دفعات حمل حملية تخلق اضطرابات قوية.

تعتبر الأدوات التقليدية لاختبار التدرجات الحرارية للسطح عالية الدقة، ولكنها قد تعاني من تأثيرات تداخل مختلفة، ولحسن الحظ، تتمتع بريسيرفيرنس بشيء فريد: الميكروفونات التي يمكن أن تسمح لنا بسماع أصوات المريخ، والليزر الذي يمكن أن يطلق ضوضاء موقوتة بشكل مثالي.

ميكروفون سوبركام لتسجيل تقلبات الضغط الصوتي

تم تضمين ميكروفون سوبركام لتسجيل تقلبات الضغط الصوتي من جهاز التحليل الطيفي للانهيار الناجم عن الليزر في العربة الجوالة أثناء قيامها بإزالة عينات الصخور والتربة من سطح المريخ.

وجاء ذلك بفائدة ممتازة، كما اتضح، حيث قام تشايد وفريقه بقياس الوقت بين إطلاق الليزر والصوت الذي يصل إلى ميكروفون سوبركام على ارتفاع 2.1 متر، لقياس سرعة الصوت على السطح.

وكتب الباحثون في ورقتهم البحثية: "تُحسب سرعة الصوت المسترد بهذه التقنية على مسار الانتشار الصوتي بأكمله، والذي ينتقل من الأرض إلى ارتفاع الميكروفون".

"لذلك، عند أي طول موجي معين، يتم التفافه بسبب التغيرات في درجة الحرارة وسرعة الرياح واتجاهها على طول هذا المسار".

تدعم النتائج التنبؤات التي تم إجراؤها باستخدام ما نعرفه عن الغلاف الجوي للمريخ، مما يؤكد أن الأصوات تنتشر عبر الغلاف الجوي بالقرب من السطح بسرعة 240 متر في الثانية تقريباً.

ومع ذلك، فإن غرابة المشهد الصوتي المتغير للمريخ هو شيء غير مألوف تماماً، حيث تؤدي الظروف على سطح المريخ إلى غرابة لم تتم رؤيتها في أي مكان آخر.

وكتب الباحثون: "نظراً للخصائص الفريدة لجزيئات ثاني أكسيد الكربون عند الضغط المنخفض، فإن المريخ هو الغلاف الجوي الوحيد للكوكب الأرضي في النظام الشمسي الذي يشهد تغيراً في سرعة الصوت في منتصف النطاق الترددي المسموع، 20 هرتز إلى 20000 هرتز".

عند الترددات التي تزيد عن 240 هرتز، لا تملك أنماط الاهتزازات التي تنشط بالتصادم لجزيئات ثاني أكسيد الكربون وقتاً كافياً للاسترخاء أو العودة إلى حالتها الأصلية، والنتيجة هي أن الصوت ينتقل بسرعة أكبر من 10 أمتار في الثانية عند الترددات الأعلى مما ينتقل في الترددات المنخفضة.

قد يؤدي هذا إلى ما يسميه الباحثون "تجربة استماع فريدة" على سطح المريخ، حيث تصل الأصوات ذات النغمة الأعلى إلى المستمع في وقت أقرب من الأصوات المنخفضة.

ونظراً لأن أي رواد فضاء بشريين يسافرون إلى المريخ في أي وقت قريب سيحتاجون إلى ارتداء بدلات فضاء مضغوطة مع معدات اتصال، أو العيش في وحدات موطن مضغوطة، فمن غير المرجح أن يمثل هذا مشكلة فورية، ولكنه قد يكون مفهوماً ممتعاً لكتب الخيال العلمي.

ونظراً لأن سرعة الصوت تتغير بسبب تقلبات درجات الحرارة، فقد تمكن الفريق أيضاً من استخدام الميكروفون لقياس التغيرات الكبيرة والسريعة في درجات الحرارة على سطح المريخ والتي لم تتمكن أجهزة الاستشعار الأخرى من اكتشافها، ويمكن أن تساعد هذه البيانات في ملء بعض الفراغات الموجودة على طبقة حدود كوكب المريخ المتغيرة بسرعة.