27 вересня 2021 року повз Perseverance пронісся великий пиловий вихор. Марсохід не лише зафіксував погодне явище на свої камери та датчики погоди, але й зловив слабкий, моторошний шум бурі на свій мікрофон, перший у своєму роді інструмент для запису звуків на Марсі.
Пиловий вихор (який в англомовних країнах часто називають “dust devil” — “пиловий диявол”) — атмосферне явище, звичне для Марса. Вперше його зафіксувала у 1970-х роках місія Mars Pathfinder. Розміри пилових вихрів на червоній планеті можуть у десятки разів перевищувати земні (пиловий вихор, нещодавно виявлений Perseverance, був 25 метрів завширшки та 118 метрів заввишки — це марсіанська буря середнього рівня).
Марсоходи десятиліттями досліджують Марс за допомогою камер, спектрографів та датчиків погоди, що надає людству кращу, ніж будь-коли раніше, картину того, на що схоже довкілля на червоній планеті. Тепер звуки додаються до цього списку і така комбінація даних дозволить дослідникам зрозуміти природу “пилових вихрів” та їх вплив на майбутні роботизовані місії та місії з екіпажем.
У 2000-х роках вважалося, що довгострокові бурі можуть лише заважати роботі дослідницьких інструментів на Марсі, виводячи їх з ладу. Однак 20-річна практика довела, що короткострокові явища, навпаки — можуть бути корисними, очищаючи панелі фотоелементів від піску, що на них збирається.
Пилові вихори виникають через атмосферні умови, характерні для Марса.
“Має бути справді великий температурний градієнт між землею та повітрям. Земля теплішає і нагріває повітря. Потік повітря підіймається, елементи навколо обертаються і виникає ось такий вихроподібний рух”, — пояснює Наомі Мердок з Університету Тулузи, провідний автор статті в Nature Communications.
Утім залишається багато відкритих питань про те, як саме це відбувається. Цікаво, що в кратері Єзеро, де нині перебуває Perseverance, “пилові дияволи” поширені, а в рівнині Елізій, де знаходиться посадковий апарат InSight — вони рідкісні. І чому — неясно.
“Проблема, з якою нині ми стикаємося — те, що ми не можемо досить точно прогнозувати бурі”, — каже Наомі Мердок з Університету Тулузи, провідний автор статті в Nature Communications.
Дослідники вважають, що розібратися допоможе саме мікрофон, який вперше використовується на поверхні Марса. На сайті NASA наголошується, що із двох попередніх космічних кораблів, які доставляли мікрофони на Марс, один вийшов з ладу, а інший так і не включив свій інструмент.
“Коли вітер досить активний, ми бачимо значне збільшення амплітуди звуку в інструменті. Так само, коли ви говорите телефоном у вітряну погоду. Ми використовуємо цей фоновий шум для вивчення вітру на Марсі”.
У Perseverance багато інших інструментів, які вимагають часу для роботи. Вікно, відведене для мікрофона, зазвичай займає кілька хвилин. Щоб максимізувати шанси виявити пилові вихори у ці короткі періоди часу, дослідники призначили їх на другу половину дня, коли атмосферні явища найактивніші. За місяць було всього 8 таких вікон, тож не лише ретельне планування, а здорова порція удачі допомогла дослідникам вполювати марсіанського “пилового диявола”.
Мікрофон також виявив звуки невеликих ударів: окремі “порошинки”, які торкалися області навколо інструмента Perseverance видавали помітні “стуки”. Підрахувавши кожне з цих зіткнень, дослідники змогли побачити, наскільки щільними були ці частинки всередині пилових вихорів — вимірювання, які не зміг виконати жоден інший інструмент, і які можуть допомогти у моделюванні того, як пилові вихори підіймають частинки з поверхні.
Це дослідження — лише один з ранніх прикладів використання акустичних даних для дослідження планет. Надалі інструменти можуть збирати дані з високою частотою дискретизації, що дозволить спостерігати за подіями, що швидко змінюються, такими як пориви вітру (порівнюючи дані із датчиками, які працюють з тимчасовими шкалами в кілька секунд).
“Наша частота дискретизації набагато вища, ніж у всіх звичайних датчиків погоди, які ви знайдете на планетоходах і планетарних посадкових модулях. Це трохи схоже на використання мікроскопа. Ми дивимося на те, що відбувається в цих дуже коротких масштабах часу”, — кажуть дослідники.
NASA пропонує послухати плейлист зі звуками, записаними на Марсі: від свисту вітру до гудіння самого роверу.
“Пропускна здатність нашого мікрофона така сама, як у людського вуха, тому звуки, які ми чуємо, ніяк не регулюються. Це звуки, які ви почули б, якби стояли на планеті. І це справді круто”, — підсумовує Мердок.
Джерело: The Verge