Velocidad del sonido medida en Marte

En febrero pasado, Internet se inundó de sonidos extraterrestres después de que la NASA Perseverancia rover devolvió las primeras grabaciones de audio del planeta rojo. Los científicos ahora han analizado grabaciones adicionales realizadas por el rover, usándolas para medir la velocidad del sonido en Marte por primera vez. Los resultados, que fueron presentados hace dos semanas por Baptiste Chide en la 53.ª Conferencia de Ciencias Lunares y Planetarias en Texas, confirman una rareza predicha en la atmósfera de Marte. Los datos de sonido también proporcionan un nuevo método para medir la temperatura de la atmósfera del planeta, complementando el indicador de temperatura principal del rover.

La presión atmosférica en la superficie de Marte es de 6 mbar, una pequeña fracción de la de la Tierra, y algunos científicos pensaron que la atmósfera sería demasiado delgada para propagar las ondas de sonido de manera efectiva. «Nos dijeron que no había nada que registrar en Marte», dice Chide, que trabaja en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México. «Pero ese claramente no es el caso». La primera grabación del rover reveló un profundo retumbo del viento marciano, y grabaciones posteriores recogió el sonido de vibración de las ruedas en movimiento del rover.

Las grabaciones que analizaron Chide y sus compañeros son las que captan sonidos de golpeteo mientras el rover golpea rocas con un láser. Estos disparos de láser son parte del experimento SuperCam, que investiga la geología de la superficie mediante el registro de la luz y el sonido de la roca impactada con láser. El micrófono de la SuperCam se encuentra a 2,1 m sobre la superficie del planeta. Chide y sus colegas pueden determinar la velocidad del sonido en Marte usando el lapso de tiempo entre el láser que golpea una roca y los golpes resultantes que golpean el micrófono.

El análisis indica que la velocidad del sonido en Marte es de alrededor de 240 m/s, lo que lo hace significativamente más lento que la velocidad del sonido de 340 m/s en la Tierra. Pero la velocidad del sonido marciano no es constante en toda la gama de frecuencias medidas por el micrófono. Alrededor de 400 Hz, la velocidad del sonido aumenta repentinamente en 10 m/s. Predicho por la teoría, este salto es una característica única en Marte: la velocidad del sonido es relativamente constante en la Tierra en frecuencias audibles para los humanos.

El salto a 400 Hz podría dificultar que los humanos en Marte mantengan conversaciones o escuchen música a través de un altavoz. «Los sonidos se distorsionarían», explica Chide, porque las frecuencias altas llegarían a tus oídos antes que las frecuencias bajas. La composición de la atmósfera de Marte, que es principalmente dióxido de carbono, agrega otra peculiaridad: las frecuencias altas se atenúan más fuertemente que las frecuencias bajas. Tratar de hablar con alguien a unos metros de distancia se sentiría como si estuvieras «teniendo una conversación a través de una pared», dice Chide. “Principalmente escucharías frecuencias bajas”.

Además de estudiar las propiedades del sonido, el equipo usó las grabaciones para probar la temperatura de la superficie de Marte. La velocidad del sonido se puede convertir en temperatura con relativa facilidad, dice Chide, utilizando la ley de los gases ideales y la velocidad del viento, algo Perseverancia también medidas. Estas conversiones indican que la temperatura de Marte sufre importantes fluctuaciones de hasta 10 K/s. El rover tiene otro instrumento de medición de temperatura, llamado MEDA, que también detecta fluctuaciones pero con menos resolución temporal. «Nuestra técnica nos permite estudiar los cambios de temperatura con mucho más detalle», dice Chide.

Ahora que el equipo ha demostrado este método para detectar la velocidad del sonido, Chide dice que «la diversión realmente está por comenzar». El equipo planea realizar mediciones durante un año marciano completo para ver si la velocidad del sonido cambia durante los meses de invierno o durante la temporada de tormentas de polvo. También planean usar las grabaciones láser para probar las propiedades físicas de la roca que golpea el láser. De cara al futuro, Chide espera que estas mediciones fomenten más investigaciones sobre la propagación del sonido en diferentes planetas. “Demostramos que podemos hacer ciencia atmosférica con acústica”, dice Chide. «Espero que las futuras misiones a Marte, Venus y Titán incluyan micrófonos, son la próxima generación de instrumentos planetarios».

–Katherine Wright

Katherine Wright es editora asociada de La física.

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