Il rover è atterrato con successo sulla superficie di Marte poco più di un anno fa e da allora sta studiando il fondo del cratere Jezero. Oltre ad essere ben equipaggiato con fotocamere e strumenti scientifici all'avanguardia, ha a bordo 2 microfoni: uno nato per registrare i suoni durante la discesa (EDL - Entry, Descent, Landing), l’altro come parte integrante della SuperCam, uno strumento di imaging che esamina rocce e terreni con una fotocamera, un laser e uno spettrometro per cercare composti organici che potrebbero essere correlati alla vita passata sul Pianeta Rosso.

La NASA ha già pubblicato diverse clip audio registrate durante la missione e ora, un'analisi più approfondita di questi suoni suggerisce che provare a parlare nell'atmosfera di Marte potrebbe produrre uno strano risultato, dato che il suono più acuto sembra viaggiare più velocemente delle note basse. Ovviamente, è improbabile che, in futuro, qualche astronauta possa sperimentare direttamente l'effetto dal momento in cui sarà costretto a indossare tute spaziali pressurizzate con apparecchiature di comunicazione o vivere in moduli habitat pressurizzati, ma sembra divertente!

Da un punto di vista scientifico, queste indagini hanno evidenziato elevate fluttuazioni di temperatura sulla superficie del pianeta che meritano un approfondimento.

Non è una costante universale

Ci sono diversi fattori che incidono su come il suono si propaga nell'aria.
Ad esempio, il suono viaggia a circa 343 metri al secondo nella nostra atmosfera a 20 gradi Celsius e a 1.480 metri al secondo nell'acqua. Ma l'atmosfera di Marte ha una densità molto inferiore di quella terrestre, circa 0,020 kg/m3 rispetto a circa 1,2 kg/m3 della Terra e questo è uno dei motivi per cui ci sono differenze. Altri fattori importanti sono la temperatura (in generale, l'atmosfera marziana è fredda e quindi abbassa la velocità con cui le onde sonore raggiungono il microfono) e la composizione atmosferica (su Marte prevale l'anidride carbonica, sulla Terra azoto e ossigeno).

Tuttavia, lo studio ha evidenziato che c'è uno strato di atmosfera appena sopra la superficie, noto come Planetary Boundary Layer o strato limite planetario, che aggiunge ulteriori complicazioni perché durante il giorno, il riscaldamento del terreno genera correnti ascensionali convettive che creano forti turbolenze.

Il microfono della SuperCam è stato incluso nello strumento per registrare le fluttuazioni della pressione acustica indotte dalla spettroscopia laser mentre scalfisce campioni di roccia e suolo sulla superficie marziana. Ma il team ha escogitato anche un'applicazione alternativa iniziando a misurare il tempo impiegato dal suono dello sparo del laser per raggiungere il microfono stesso, posizionato a 2,1 metri di altitudine, sulla cima dell'albero del rover.
"La velocità del suono recuperata da questa tecnica viene calcolata sull'intero percorso di propagazione acustica, che va dal suolo all'altezza del microfono", scrivono i ricercatori. "Pertanto, a qualsiasi lunghezza d'onda, è influenzato dalle variazioni di temperatura e velocità e direzione del vento lungo questo percorso".


Il suono su Marte

I risultati confermano le previsioni basate su ciò che sappiamo dell'atmosfera marziana e indicano che i suoni si propagano attraverso l'atmosfera vicino alla superficie a circa 240 metri al secondo. Tuttavia, non fila tutto liscio.
"A causa delle proprietà uniche delle molecole di anidride carbonica a bassa pressione, Marte è l'unica atmosfera di un pianeta roccioso nel Sistema Solare che subisce un cambiamento nella velocità del suono proprio nel mezzo della larghezza di banda udibile (da 20 Hertz a 20.000 Hertz)", scrivono i ricercatori.

A frequenze superiori a 240 Hertz, i modi vibrazionali delle molecole di anidride carbonica attivati ​​dalla collisione non hanno abbastanza tempo per rilassarsi o tornare al loro stato originale. Il risultato è che il suono viaggia più velocemente di 10 metri al secondo alle alte frequenze rispetto a quelle basse. Ciò dovrebbe portare a quella che i ricercatori chiamano "un'esperienza di ascolto unica" su Marte, con i suoni acuti che arrivano prima all'ascoltatore rispetto a quelli più bassi.

Inoltre, dato che la velocità del suono cambia a causa delle fluttuazioni di temperatura, il team è stato anche in grado di utilizzare il microfono per misurare grandi e rapidi cambiamenti di temperatura sulla superficie marziana che altri sensori non erano stati in grado di rilevare.