Nghiên cứu phát hiện tốc độ âm thanh trên sao Hỏa thay đổi liên tục

Giúp NTDVN sửa lỗi

Nghiên cứu mới cho thấy tốc độ âm thanh trên sao Hỏa thay đổi đáng kể theo vị trí và nhiệt độ. Điều này có thể giúp các nhà khoa học hiểu được âm thanh mà các tàu thăm do sao Hỏa thu được, cũng như tăng cường độ an toàn cho các chuyến du hành có con người tham gia trong tương lai.

Tàu thăm dò Perseverance của NASA trên sao Hỏa mang theo nhiều micrô, được thiết kế để nghiên cứu tính chất của của vật liệu trên hành tinh Đỏ, đã thu được nhiều loại âm thanh khác nhau, bao gồm cả tiếng rít kỳ lạ của các cơn lốc bụi trên sao Hỏa.

Các bản ghi âm đã chỉ ra rằng hành vi của âm thanh trên sao Hỏa rất kỳ lạ. Ví dụ, tiếng ồn dưới 240 Hz di chuyển chậm hơn khoảng 10 m mỗi giây so với âm thanh có tần số cao hơn. Điều này là do các phân tử carbon dioxide, chiếm 95% khí quyển hành tinh Đỏ, đã hấp thụ một phần năng lượng của âm thanh ở tần số thấp. Nếu không được tính đến, những đặc tính kỳ lạ này có thể ảnh làm gián đoạn quá trình thông tin liên lạc trong các sứ mệnh sao Hỏa trong tương lai, đặc biệt là các sứ mệnh có con người tham gia.

Với suy nghĩ này, một nhóm các nhà khoa học từ các tổ chức của Pháp và Hoa Kỳ đã bắt đầu nghiên cứu tốc độ âm thanh và sự suy giảm của nó - xu hướng giảm dần theo khoảng cách - trong phạm vi 20 m đầu tiên của bầu khí quyển sao Hỏa.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã đối chiếu giá trị của các thông số - bao gồm áp suất khí quyển, nhiệt độ và thành phần hóa học - tại các địa điểm khác nhau trên hành tinh Đỏ từ Cơ sở dữ liệu khí hậu sao Hỏa. Những thay đổi trong các thông số này có thể khiến sóng âm dài ra hoặc ngắn lại. Điều này khiến những thông số này trở nên rất quan trọng trong việc dự đoán các thuộc tính của âm thanh.

Nhóm nghiên cứu đã tính toán tốc độ âm thanh và sự suy giảm của nó tại các thời điểm khác nhau trong một năm trên hành tinh Đỏ (khoảng 687 ngày Trái đất) và tại các địa điểm khác nhau trên hành tinh này, bao gồm các đỉnh núi và thung lũng. Cách tiếp cận này là cần thiết vì các thông số cơ bản thay đổi rất lớn theo không gian và thời gian. Ví dụ, ở các vùng cực, nhiệt độ giữa trưa có thể dao động 60 độ C và mức carbon dioxide có thể thay đổi 30% theo mùa.

Các tính toán đã thu được một số phát hiện thú vị, được công bố ngày 7/5 trên tạp chí JGR: Planets. Thứ nhất, bụi dường như không ảnh hưởng đến sự lan truyền âm thanh. Điều này tương tự như trên Trái đất, chẳng hạn khi một cơn bão bụi xảy ra giữa bạn và sân bay, bạn sẽ vẫn dễ dàng nghe thấy tiếng máy bay cất cánh. Sự thay đổi tốc độ âm thanh với nhiệt độ (khoảng 0,5 m/s cho mỗi độ C) cũng tương tự như trên Trái đất.

Tuy nhiên, khác với trên Trái đất, tốc độ và sự suy giảm âm thanh trên sao Hỏa phụ thuộc rất nhiều vào mức độ carbon dioxide. Ngoài ra, trong khi tốc độ âm thanh tăng đột ngột ở khoảng 240 Hz, mức độ thay đổi này lại ít rõ rệt hơn ở nhiệt độ thấp so với nhiệt độ cao.

Sự khác biệt lớn nhất trên sao Hỏa so với Trái đất là sự dao động lớn của nhiệt độ hàng ngày. Ví dụ, tại khu vực nơi xe tự hành Perseverance đang hoạt động, mức nhiệt trong ngày dao động khoảng 50 độ C. Điều này làm cho âm thanh truyền đi nhanh hơn 30 m/s và suy giảm nhanh hơn ba lần trong những giờ nóng hơn so với những giờ lạnh hơn. Những thay đổi về nhiệt độ và nồng độ carbon dioxide cũng gây ra sự thay đổi trong tốc độ và sự suy giảm âm thanh theo mùa, mặc dù hiệu ứng này rõ rệt hơn ở các vùng cực.

Các nhà nghiên cứu nói với Live Science, các kết quả mới cho phép các nhà khoa học "dự đoán tốc độ và sự suy giảm âm thanh cho bất kỳ vị trí nào trên bề mặt sao Hỏa vào bất kỳ thời điểm nào trong năm và trong ngày". Mô hình này cũng có thể cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về cách những vật thể tạo ra âm thanh trên sao Hỏa phát ra âm thanh.

Các tác giả cho biết: "Chúng ta chỉ nghe thấy nó [một âm thanh] sau khi âm thanh đã lan truyền qua bầu khí quyển. Mô hình của chúng tôi có thể giúp khôi phục các đặc tính của những nguồn âm thanh ban đầu”.

Ngoài ra, mô hình cung cấp một cái nhìn về cuộc sống cho cư dân tương lai trên sao Hỏa: Âm thanh trên đỉnh núi vào buổi sáng có hành vi gần tương tự trên Trái đất. Nhưng vào những thời điểm và địa điểm khác, như buổi chiều tại vị trí của Perseverance, hiệu ứng chói tai sẽ xảy ra khi tiếng ồn có âm vực cao truyền đến tai nhanh hơn những tiếng ồn có âm vực thấp; những tiếng ồn xa hơn sẽ không thể nghe thấy được.

Theo Livescience



BÀI CHỌN LỌC

Nghiên cứu phát hiện tốc độ âm thanh trên sao Hỏa thay đổi liên tục