研究发现，火星上的声速在不断变化

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根据最新研究，火星上的声音可能是山顶上最像地球的声音，比如火星勘测轨道飞行器图像中的紫色山脉。在其他地方，声速因地点、一天中的时间和温度而变化很大。（图片来源：盖蒂图片社）

据美国太空网（Deepa Jain）：研究人员梳理出了声音在火星上不同时间和地点的表现细节，结果与我们在地球上习惯的截然不同。

美国国家航空航天局在火星上的毅力号火星车携带了几个麦克风。这些旨在研究这颗红色星球上物质性质的设备，已经捕捉到了各种额外的声音，包括火星尘尘暴发出的怪异的飞溅声。

录音已经表明，声音在火星上表现得很特别。例如，低于240赫兹（大约是钢琴的中C）的噪音比高音慢约30英尺/秒（10米/秒）。这是因为二氧化碳分子在低频下吸收了部分声音能量，占火星大气的95%。如果这些奇怪的特性不被发现，可能会影响未来火星任务的通信，尤其是载人任务。

考虑到这一点，来自法国和美国机构的一个科学家团队开始研究火星大气层前60英尺（20米）范围内的声速及其衰减——它随着距离的推移而衰减的趋势。

首先，该团队从火星气候数据库中整理了这颗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（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差异。例如，在极地地区，不同季节的正午温度会波动108华氏度（60摄氏度），二氧化碳水平会波动30%。



美国国家航空航天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——当地火星时间上午8:30和下午4:10。新的研究发现，在火星上，声音在一天中的不同时间、一年中的不同时刻和不同地点的移动方式不同。（图片来源：ASA/JPL加州理工学院）

这些计算得出了几个有趣的发现，并于5月7日发表在《JGR：行星》杂志上。首先，作者在给Live Science的一封联合电子邮件中说，灰尘似乎不会影响声音的传播，这与地球上的情况类似，例如，在地球上，你和机场之间的沙尘暴不会阻碍你听到飞机起飞的声音。声速随温度的变化（每摄氏度约0.5米/秒）也与地球上类似。

然而，与地球不同的是，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，但在较低的温度下，这种变化的程度不如在较高的温度下明显。

然而，与地球最大的差异源于每天温度的巨大波动，以及在较小程度上二氧化碳的浓度。例如，在毅力号火星车目前居住的地区，汞含量在白天会变化约90华氏度（50摄氏度）。这导致声音的传播速度高达每秒100英尺（30米/秒），在较热的时间里，声音的衰减速度是较冷的时间的三倍。温度和二氧化碳水平的变化也会导致不同季节的声速和衰减变化，尽管这种影响在极地更为明显。

研究人员告诉《现场科学》，这些结果使科学家能够“预测火星表面任何位置在一年中任何时候的声速和衰减”。该模型还可以提高科学家对火星上产生声音的物体的实际声音的理解。

作者说：“我们只有在声音在大气中传播后才能听到它。”。“我们的模型可以帮助检索原始声源的特征。”

此外，该模型为未来火星上的人类居民提供了一个生命的一瞥：山顶上的早晨可能是最接近声音在地球上表现的方式。在其他时间和地点，比如下午在毅力号现场，由于近距离的高音噪音比低音噪音更快地到达耳朵，会产生刺耳的效果；地球上通常能听到的更远的噪音根本听不见。