奇怪的研究发现，火星上的声速在不断变化

研究人员分析了火星上声音的行为细节，发现其与地球截然不同。火星的声速和衰减受温度和二氧化碳水平影响大。该研究结果有助于预测火星上任何时间和地点的声速和衰减，提高科学家对火星声音的理解，并为未来火星任务提供重要信息。下面由无心号小苏带大家了解具体情况。

研究人员已经梳理了声音在火星上不同时间和地点的行为细节，结果与我们在地球上习惯的截然不同。美国宇航局在火星上的毅力号火星车携带了几个麦克风。这些设备旨在研究这颗红色星球上物质的特性，它们已经拾取了各种额外的声音，包括火星尘埃恶魔的怪异飞溅声。

录音已经表明，声音在火星上表现得很特殊。例如，低于 240 赫兹的噪音（大约是钢琴的中间 C）比高音调的声音慢约 30 英尺/秒（10 米/秒）。这是因为二氧化碳分子在低频吸收一些声音的能量，占火星大气层的95%。这些奇怪的特性，如果下落不明，可能会损害未来火星任务的通信，特别是载人任务。考虑到这一点，来自法国和美国机构的一组科学家开始研究声速及其衰减 – 它在火星大气层的前60英尺（20米）内逐渐消失的趋势。

首先，该团队从火星气候数据库中整理了红色星球上不同地点的不同参数值，包括大气压力，温度和化学成分。这些参数的变化可以拉伸或收缩声波，使这些因素在预测声音特性时至关重要。

该团队计算了火星一年中不同时间点（大约687个地球日）以及火星景观中不同地点（包括山峰和山谷）的声速和衰减。这种方法是必要的，因为潜在的因素在空间和时间上有很大的不同。例如，在极地地区，正午温度可以波动 108 华氏度（60 摄氏度），二氧化碳水平会波动 30%。

美国宇航局的好奇号火星车在一天中的两个不同时间拍摄的火星合成全景图——火星当地时间上午8：30和下午4：10。新的研究发现，声音在火星上一天中的不同时间以及一年中的不同时间和不同地点的移动方式不同。（图片来源：ASA/JPL-Caltech）

这些计算得出了几个有趣的发现，这些发现于5月7日发表在JGR：行星上。首先，作者在一封联合电子邮件中说，灰尘似乎不会影响声音的传播 – 类似于在地球上，例如，你和机场之间的沙尘暴不会阻碍你听到飞机起飞的能力。声速随温度的变化（每摄氏度约0.5米/秒）也与地球上相似。

然而，与地球上不同的是，声速和衰减在很大程度上取决于二氧化碳水平。此外，虽然声速在240赫兹左右突然上升，但在较低温度下，这种偏移的程度不如在较高温度下那么明显。

然而，与地球最大的区别在于每天温度的巨动，以及二氧化碳浓度的较小波动。例如，在毅力号火星车目前居住的地区，汞含量在白天变化约90华氏度（50摄氏度）。这导致声音以每秒 100 英尺（30 米/秒）的速度传播，并且在较热的时段比较冷的时段快三倍。温度和二氧化碳水平的变化也会导致声速和衰减随季节的变化，尽管这种影响在极地地区更为明显。

这些结果使科学家能够“预测火星表面任何位置在一年中的任何时间和一天中的任何时间的声速和衰减”。该模型还可以提高科学家对火星上发声物体实际声音的理解。“我们只有在声音在大气中传播后才能听到它（声音），”作者说。“我们的模型可以帮助检索原始声源的特征。

此外，该模型还为火星上的未来人类居民提供了生活的一瞥：山顶上的早晨可能是最接近地球上声音行为方式的东西。在其他时间和地点，例如毅力号站点的下午，会出现刺耳的效果，因为近距离的高音调噪音比低音调的噪音更快地到达耳朵;在地球上通常可以听到的更远的噪音根本听不到。