Ein Gespräch auf dem Mars zu führen, wäre schwierig. Das liegt zum Teil daran, dass der Mars sehr kalt sein kann und Ihre Zähne möglicherweise klappern. Aber es liegt auch daran, dass die dünne Atmosphäre des Roten Planeten, die hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht, Schall nicht gut überträgt. Tatsächlich würde jemand, der auf dem Mars neben Ihnen spricht, so leise klingen, als würde er in 60 Metern (200 Fuß) Entfernung sprechen.
„Es ist ein ziemlich drastischer Unterschied zur Erde“, sagt Baptiste Chide. „Du willst es nicht tun.“ Verwenden Sie besser Mikrofone und ein Headset, sagt er, auch aus nächster Nähe. Chide ist Planetenwissenschaftler am Los Alamos National Laboratory in New Mexico. Er und seine Kollegen teilten diese neuen Erkenntnisse über Geräusche auf dem Mars in der Ausgabe vom 26. Mai mit Natur.
Chides Team analysierte einige der ersten Tonaufnahmen, die jemals auf dem Roten Planeten gemacht wurden. Die Aufnahmen waren von einem Mikrofon des Perseverance-Rover der NASA aufgenommen worden. Dieser Weltraumroboter erkundet seit Februar 2021 den Mars.
Was Perseverance aufzeichnete, waren nicht die Geräusche von Ereignissen auf dem Mars. Es waren Geräusche, die gemacht wurden, als der Rover einen Laser auf kleine Felsen in der Nähe feuerte. Dieser Schlag erzeugte eine Schallwelle – ähnlich wie Donner, aber in viel kleinerem Maßstab. Chide und sein Team untersuchten die auf diese Weise gesammelten Geräusche im Umfang von etwa fünf Stunden.
Diese Daten ermöglichten es den Forschern, die Schallgeschwindigkeit auf dem Mars zu messen – und offenbarten eine Überraschung. Auf diesem Planeten gibt es mehr als einen. Innerhalb des Bereichs des menschlichen Gehörs breiten sich hohe Töne mit etwa 250 Metern pro Sekunde (559 Meilen pro Stunde) aus. Niedrige Töne breiten sich langsamer aus – etwa 240 Meter pro Sekunde (537 Meilen pro Stunde). Diese tiefen Wellen bewegen sich nur wenige Meter, bevor sie unhörbar werden. Die höheren Töne zerstreuen sich über noch kürzere Spannen.
„Für einen Erdling mag das überraschend sein. Aber es macht Sinn“, sagt Andy Piacsek. Er ist Physiker an der Central Washington University in Ellensburg. Er war an der neuen Forschung nicht beteiligt, untersucht aber, wie sich Schallwellen durch verschiedene Materialien bewegen.
Wenn sich eine Schallwelle durch Luft oder eine Flüssigkeit bewegt, fügt sie den Molekülen um sie herum Energie hinzu. Luft wird diese Energie allmählich bewegen. Dies wird Entspannungseffekt genannt.
Bei Schallwellen, die durch die Luft wandern, hängt die Entspannung von der Frequenz des Schalls und der Art der Moleküle in der Luft ab. Auf dem Mars erfolgt die Entspannung nach einem hohen Ton schneller als nach einem tiefen Ton. Das liegt daran, dass die Atmosphäre einen niedrigen Druck hat und hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht.
„Das passiert auf der Erde nicht, weil der Druck unserer Atmosphäre so viel höher ist als auf dem Mars“, sagt Piacsek. Außerdem besteht die Erdatmosphäre hauptsächlich aus Stickstoff. Unter diesen Bedingungen ist der Entspannungseffekt für hohe und tiefe Töne ungefähr gleich. Auf der Erde breiten sich also alle Geräusche im Allgemeinen mit etwa 343 Metern pro Sekunde (767 Meilen pro Stunde) aus. (Um zu hören, wie sich die Geräusche zwischen Erde und Mars unterscheiden, besuchen Sie die NASA Geräusche des Mars Seite? ˅.)
Wenn ein Lied aus einem Lautsprecher auf dem Mars gespielt würde, würden höhere Töne einen Zuhörer vor den tieferen Tönen erreichen. „Nehmen wir an, Sie hätten irgendwie eine Stadt auf dem Mars mit Vögeln“, sagt Chide. „Vögel sind zu häufig. Du würdest sie nicht hören. Man würde nur die Geräusche der Stadt hören.“ Schuld sei der hohe Kohlendioxidgehalt der Marsluft, sagt Chide.
Natürlich gibt es keine Vögel auf dem Mars – aber das ist nicht der Grund, warum Wissenschaftler Geräusche auf fremden Welten untersuchen. Die Messung der Schallgeschwindigkeit kann Wissenschaftlern eine präzise Möglichkeit geben, die Marsatmosphäre zu untersuchen, sagt Chide. Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflussen die Schallgeschwindigkeit. Durch die Messung von Änderungen der Schallgeschwindigkeit im Laufe der Zeit können Forscher mehr über das Marswetter erfahren, sagt Chide. „Wir können die Temperatur in kleinen Bruchteilen der Zeit messen“, sagt er – sogar von Tag zu Tag.
Wenn Perseverance mehr Geräusche zurück zur Erde sendet, können Wissenschaftler untersuchen, wie sich die Geräuschkulisse im Laufe der Jahreszeiten auf dem Mars verändert, sagt Chide. „Wir sind sehr gespannt, wie sich der Schall im Winter und Herbst verhält – zu jeder Jahreszeit auf dem Mars.“