septembre 24, 2022

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Persévérance : le son a deux vitesses différentes sur Mars, selon un rover de la NASA | les sciences et la technologie

Le 18 février 2021, Agence de la NASA persévérance vagabond Mettez Mars. Une semaine plus tard, les Terriens, pour la première fois, ont pu entendre les sons de Mars, A cette occasion le vent. Aujourd’hui, après un an et près de cinq heures d’enregistrements, une étude récemment publiée a révélé tous les secrets du son de la planète rouge. Là, les ondes sonores voyagent plus lentement et s’estompent plus lentement. Il n’y a pas une vitesse du son, mais deux : les fréquences supérieures et inférieures se déplacent à des vitesses différentes. Ces données aident les scientifiques à mieux comprendre l’atmosphère martienne, qui sera une connaissance clé lorsque les humains y arriveront.

persévérance C’est la mission la plus ambitieuse jamais envoyée sur Mars. La machine elle-même est une merveille de technologie. L’objectif principal du rover est de prélever des échantillons, puis de les emballer et de les laisser comme des points de repère sur son chemin à travers le cratère Jezero. Ça va à son rythme, et cette année c’est arrivé A peine parcouru trois kilomètres Elle a recueilli sept échantillons sur plus de 40 échantillons qu’elle devait prélever.

D’ici une décennie, on estime que ces matériaux seront renvoyés sur Terre, complétant ainsi la tâche : rechercher des signes de vie qui se seraient trouvés sur la planète rouge il y a 3,5 milliards d’années. Parmi ses sept instruments figurent deux microphones. C’est loin d’être basique, mais c’est le genre que n’importe qui peut acheter dans le magasin. L’un est intégré au système de caméra de l’EDL et enregistre le bruit émis par les six roues au fur et à mesure qu’elles avancent. L’autre accompagne l’outil SuperCam, qui est installé sur un mât persévérance Il enregistre le bruit ambiant toutes les quelques minutes. Mais quelqu’un de l’Université de Malaga (UMA) dans le sud de l’Espagne a une idée à laquelle personne d’autre n’a pensé : le rover pourrait enregistrer le son d’un laser alors qu’il fracasse les roches martiennes.

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Une équipe dirigée par le professeur Javier La Serna de l’UMA a équipé une mission de la NASA d’un système de spectroscopie pour analyser le signal lumineux émis par un laser. Le faisceau se coupe pendant quelques secondes, pendant lesquelles une lumière est émise. Le spectre de cette lumière peut être analysé pour voir ce que sont les roches, mais elle fait aussi du bruit. Comme le souligne Cesar Alvarez, de l’équipe Laserna, « Le microphone SuperCam est synchronisé avec le laser, et pendant ces secondes, vous pouvez entendre un son lorsque vous soulevez les rochers. » Son collègue, Javier Amoros, également de l’UMA et co-auteur de l’étude, déclare : « Si vous connaissez la distance du rocher, vous pouvez mesurer la vitesse du son.

Les résultats des votes par enregistrement de cette année ont été publiés dans Revue scientifique nature. Si ce n’est pas tout à fait nouveau pour les experts en acoustique, puisque cela a déjà été fait avec des modèles sur Terre, le résultat le plus surprenant est que la vitesse du son varie avec la fréquence.

Mars est très calme, et avant les rovers il n’y avait que le bruit du vent

José Antonio Rodriguez, du Centre d’Astrobiologie en Espagne

Selon les modèles, compte tenu de la pression atmosphérique – qui sur les avions de Mars est environ 100 fois inférieure à la pression sur Terre au niveau de la mer – et des propriétés physiques de l’environnement – le dioxyde de carbone prévaut dans l’atmosphère martienne – on a estimé que les ondes sonores se déplacerait à une vitesse d’environ 240 mètres par seconde, contre 342 mètres sur Terre. La modélisation n’était pas trop loin.

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La vitesse du son pendant la journée varie de 240 m/s à 257 m/s. Les différences correspondent à la fréquence : la plus élevée, au-dessus de 2 kHz, parcourt jusqu’à 257 m/s. Pendant ce temps, les basses fréquences, celles autour de 84 Hz, se déplacent plus lentement, à environ 240 m/s. Bien qu’hypothétique, une conversation entre deux personnes distantes de seulement cinq mètres provoquerait tout simplement une cacophonie incompréhensible.

Pour les auteurs de l’étude, atténuation différente Par rapport à la Terre, c’est la propriété la plus frappante du son sur Mars. La faible densité de l’atmosphère de la planète rend l’atténuation beaucoup plus importante qu’à la surface de la Terre. Étant donné que la force du signal d’origine est perdue lorsqu’il voyage à travers un milieu, la physique de ce processus est relativement simple : lorsqu’une onde sonore se déplace dans l’air, les particules entrent en collision, oscillent et génèrent de la chaleur. Une partie de l’énergie sonore est dissipée dans le milieu. La magie de ce processus est expliquée par le physicien Manuel de la Torre, chercheur du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui est à l’origine du persévérance Mission. « J’ai trouvé intéressant de voir comment le microphone capte le rythme de la dissipation d’énergie de l’atmosphère pour la chauffer dans une atmosphère très fine riche en dioxyde de carbone. Vous pouvez même entendre l’échelle lorsque le mouvement atteint la taille de l’espace entre les molécules C’est un système dynamique difficile à mesurer sur Terre.

Mais le son de Mars n’est pas très intéressant en soi. Les enregistrements du vent, des roues et des lasers agissent comme un miroir du milieu : l’atmosphère de Mars. Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), l’un des persévéranceTools, est chargé de l’étudier. MEDA est une station météorologique avancée, et son chercheur principal est José Antonio Rodríguez, du Centre d’astrobiologie (CAB), qui fait partie de l’Institut national espagnol de technologie spatiale. « Mars est très calme, et avant les rovers, il n’y avait que le bruit du vent », explique Rodriguez. Pendant la journée, une turbulence convective se produit dans la couche la plus proche de la surface, caractérisée par le mouvement vertical de l’air provoqué par la lumière du soleil et un gradient de température instable. « Les enregistrements nous permettent d’étudier les différences au sein de ces tempêtes. Nous faisons l’étude de la turbulence avec MEDA, avec des données sur la température et la pression… mais le son le permettait à un niveau micro », ajoute le scientifique espagnol.

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Comparé aux millions de stations météorologiques sur Terre, sur Mars, il n’y en a que trois – ils sont tous espagnols. En plus des autres données qu’ils collectent, nous pouvons maintenant ajouter l’audio enregistré par persévérance. Comme l’explique Rodríguez, « Ces stations et ces données de microphone nous permettent d’améliorer les modèles et de mieux comprendre la dynamique atmosphérique pour concevoir de futures missions. »