Звук на Марсе ведет себя очень, очень странно.
Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, скорость света в вакууме одинакова, где бы вы ее ни измеряли во Вселенной. Где бы вы ни находились — на Земле или Марсе — если вы измерите скорость света, то обнаружите, что она составляет 299 792 458 метров в секунду — абсолютный предел скорости во Вселенной.
Звук — это не то же самое, что свет. Как объясняет постер к фильму «Чужой», в космосе никто не услышит вашего крика. Или, говоря по-другому, звук не может распространяться в вакууме, потому что это вибрация, распространяющаяся в виде акустической волны через среду, будь то жидкость, твердое тело или газ.
Звук движется через эти среды с разной скоростью, перемещаясь быстрее при большей плотности. На Земле в воде звук движется со скоростью 1500 метров в секунду, а в воздухе — около 340 метров в секунду. В твердых телах звук распространяется гораздо быстрее, хотя скорость зависит от плотности. Ученые, пытавшиеся вычислить максимальную скорость, с которой может распространяться звук, обнаружили, что она уменьшается с массой атома, а это означает, что звук будет быстрее всего распространяться в твердом водороде. Хотя твердый водород встречается только при удивительно высоком давлении, как в газовых гигантах вроде Юпитера, ученые смогли подсчитать, что в нем звук будет двигаться со скоростью 36 километров в секунду, что, вероятно, является самой большой скоростью, с которой звук вообще может распространяться.
Это позволяет нам ответить на вопрос, вынесенный в заголовок статьи. Атмосфера Земли намного плотнее, чем атмосфера Марса: на поверхности нашей планеты она примерно в 100 раз плотнее, чем на красной. Поэтому можно ожидать, что звук там будет распространяться медленнее, чем здесь, если атмосфера достаточно плотная, чтобы переносить звук на значительное расстояние.
Конечно, у нас есть записи звуков на Марсе, в том числе марсианского пылевого дьявола, благодаря марсоходам, которых мы туда отправили. Так что мы экспериментально знаем, что звук там распространяется.
Фактически, Марс — одна из двух планет, где мы на практике измерили скорость звука. В ходе эксперимента, проведенного в 2022 году, марсоход НАСА Perseverance стрелял лазером по камням и ждал, когда возникшая ударная волна будет услышана микрофонами. Как и на Земле, скорость звука зависит от температуры и высоты над поверхностью. Опыты, проведенные марсоходом, показали, что скорость звука в кратере Езеро в среднем составляет около 240 метров в секунду.
Было обнаружено, что при смене дня и ночи на Марсе скорость звука меняется примерно на 10 процентов из-за падения температуры. Однако звук на Марсе не странен не этим. Из-за того, что звук проходит через углекислый газ при низком давлении, на Марсе происходит изменение скорости звука в слышимой полосе частот.
«Для акустической волны с частотой выше ~240 Гц (чуть ниже ноты C4 на фортепиано) вибрационные модальности CO2, активированные в результате столкновений, не успевают разрядить свою энергию», — объясняет команда в своей статье. «Оказалось, что на Марсе частоты выше 240 Гц распространяются более чем на 10 м/с быстрее, чем низкие частоты. Это может создать на Марсе уникальные условия для прослушивания: вы услышите высокие частоты раньше, чем низкие».
Читайте также: Реки на Марсе текли непрерывно в течение сотен миллионов лет
