27 сентября 2021 года мимо Perseverance пронесся большой пылевой вихрь. Марсоход не только зафиксировал явление погоды на свои камеры и датчики погоды, но и поймал слабый, жутковатый шум бури на свой микрофон, первый в своем роде инструмент для записи звуков на Марсе.
Пылевой вихрь (который в англоязычных странах часто называют dust devil — «пылевой дьявол») — атмосферное явление, привычное для Марса. В первый раз его зафиксировала в 1970-х годах миссия Mars Pathfinder. Размеры пылевых вихрей на красной планете могут в десятки раз превышать земные (пылевой вихрь, недавно обнаруженный Perseverance, был 25 метров в ширину и 118 метров в высоту — марсианская буря среднего уровня).
Марсоходы десятилетиями исследуют Марс с помощью камер, спектрографов и датчиков погоды, что придает человечеству лучшую, чем когда-либо прежде, картину того, на что похожа окружающая среда на красной планете. Теперь звуки добавляются в этот список и такая комбинация данных позволит исследователям понять природу «пылевых вихрей» и их влияние на будущие роботизированные миссии и миссии с экипажем.
В 2000-х годах считалось, что долгосрочные бури могут мешать работе исследовательских инструментов на Марсе, выводя их из строя. Однако 20-летняя практика доказала, что краткосрочные явления, наоборот, могут быть полезны, очищая панели фотоэлементов от песка, который на них скапливается.
Пылевые вихри возникают из-за атмосферных условий, характерных для Марса.
«Должен быть действительно большой температурный градиент между землей и воздухом. Земля теплеет и нагревает воздух. Поток воздуха поднимается, элементы вокруг вращаются и возникает вот такое вихревое движение», — объясняет Наоми Мердок из Университета Тулузы, ведущий автор статьи в Nature Communications.
Впрочем, остается много открытых вопросов о том, как именно это происходит. Интересно, что в кратере Езеро, где ныне находится Perseverance, «пылевые дьяволы» распространены, а в равнине Элизий, где находится посадочный аппарат InSight – они бывают редко. И почему – неясно.
«Проблема, с которой мы сейчас сталкиваемся — то, что мы не можем достаточно точно прогнозировать бури», — говорит Наоми Мердок.
Исследователи считают, что разобраться поможет именно микрофон, впервые используемый на поверхности Марса. На сайте NASA отмечается, что из двух предыдущих космических кораблей, доставлявших микрофоны на Марс, один вышел из строя, а другой так и не включил свой инструмент.
«Когда ветер достаточно активен, мы видим значительное увеличение амплитуды звука в инструменте. Так же, когда вы говорите по телефону в ветреную погоду. Мы используем этот фоновый шум для изучения ветра на Марсе».
У Perseverance много других инструментов, требующих времени для работы. Окно, отведенное для микрофона, обычно занимает несколько минут. Чтобы максимизировать шансы выявить пылевые вихри в эти короткие периоды времени, исследователи назначили их во вторую половину дня, когда атмосферные явления наиболее активны. За месяц было всего 8 таких окон, поэтому не только тщательная планировка, но и здоровая порция удачи помогла исследователям отловить марсианского «пылевого дьявола».
Микрофон также обнаружил звуки небольших ударов: отдельные «песчинки», которые касались области вокруг инструмента Perseverance, издавали заметные «стуки». Подсчитав каждое из этих столкновений, исследователи смогли увидеть, насколько плотными были эти частицы внутри пылевых вихрей — измерения, которые не смог выполнить ни один другой инструмент, и которые могут помочь в моделировании того, как пылевые вихри поднимают частицы с поверхности.
Это исследование – лишь один из ранних примеров использования акустических данных для исследования планет. В дальнейшем инструменты могут собирать данные с высокой частотой дискретизации, что позволит наблюдать за быстро меняющимися событиями, такими как порывы ветра (сравнивая данные с датчиками, работающими с временными шкалами в несколько секунд).
«Наша частота дискретизации гораздо выше, чем у всех обычных датчиков погоды, которые вы найдете на планетоходах и планетарных посадочных модулях. Это немного похоже на использование микроскопа. Мы смотрим на то, что происходит в этих очень коротких масштабах времени», — говорят исследователи.
NASA предлагает послушать плейлист со звуками, записанными на Марсе: от свиста ветра до жужжания самого ровера.
«Пропускная способность нашего микрофона такая же, как у человеческого уха, поэтому звуки никак не регулируются. Это звуки, которые вы услышали бы, если бы стояли на планете. И это действительно круто», — заключает Мердок.
Источник: The Verge