Já se passaram quase 50 anos desde que a sonda Viking 1 tirou a primeira imagem da superfície de Marte. E, no entanto, até recentemente, aquela paisagem permanecia silenciosa ao ouvido humano. Agora, graças a dois microfones a bordo do rover Perseverance, os pesquisadores podem sintonizar a mais de um milhão de milhas de distância para sondar a atmosfera alienígena do Planeta Vermelho e os padrões únicos de propagação de som.
Campos como astronomia e astrofísica há muito pesquisam o espaço sideral usando o espectro eletromagnético – de raios gama a ondas de rádio e tudo mais. Em contraste, a exploração acústica do universo está apenas começando.
Embora usemos ondas sonoras aqui na Terra para mapear o fundo do oceano, inferir padrões de vento, rastrear relâmpagos e realizar outras tarefas, a NASA apenas equipou algumas missões com microfones dedicados. O primeiro com destino a Marte em 1999 literalmente caiu e queimou, e o segundo a ser lançado em 2008 teve problemas técnicos. Foi só no início de 2021, quando Perseverance pousou, que os pesquisadores que estavam ouvindo puderam começar a juntar as peças da paisagem sonora marciana. (Qualquer um pode ouvir o estranhas gravações de áudio no site da NASA.) Eles compartilharam suas descobertas em um estudo publicado em 1º de abril na revista Natureza.
Capturando o som marciano
Foi preciso muita persuasão para convencer a NASA de que os microfones eram uma adição valiosa à carga útil do Perseverance, diz Baptiste Chide, um dos principais autores do estudo e pós-doc no Laboratório Nacional de Los Alamos.
Chide completou seu Ph.D. em 2020 na Universidade de Toulouse com os cientistas planetários Sylvestre Maurice e David Mimoun, que colaboraram com uma equipe de Los Alamos para construir um instrumento chamado SuperCam. A SuperCam está montada no mastro do Perseverance e abriga um dos dois microfones do rover; o outro microfone está localizado em uma câmera na lateral do rover. Era o trabalho de Chide como Ph.D. estudante para elaborar o raciocínio científico que convenceria a NASA de que os microfones eram de fato um ativo valioso. E as apostas eram altas: todo o projeto de tese de Chide dependia de colocar esses microfones no espaço. “Foi uma aposta arriscada”, diz ele – mas que valeu a pena.
Sem a agitação de humanos e animais, Marte é quase silencioso, exceto pelo vento tempestuoso. Assim, a equipe da SuperCam também decidiu analisar os sons provenientes de seu próprio equipamento científico.
Parte do trabalho da SuperCam é zapear rochas próximas com um laser e registrar os sinais acústicos e ópticos que reverberam de volta, a fim de determinar a dureza e a composição química. O microfone também foi capaz de captar sons mais distantes, incluindo o zumbido das lâminas do helicóptero Ingenuity da NASA – a primeira aeronave a fazer um voo motorizado e controlado em outro planeta.
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Interpretando o ruído
Com base nos ruídos provenientes do laser e do helicóptero, os pesquisadores conseguiram determinar que a velocidade do som é muito mais lenta em Marte do que na Terra. Além disso, diferentes frequências viajam em velocidades diferentes. Na Terra, os sons normalmente se dispersam a cerca de 767 mph. Em Marte, no entanto, os sons agudos movem-se a 559 mph e os graves movem-se ainda mais lentamente a 537 mph. Um fenômeno semelhante também ocorre na Terra, mas apenas em frequências fora do nosso alcance auditivo, então geralmente não percebemos a discrepância.
Chide diz que essa diferença de velocidade entre baixas e altas frequências seria mais aparente em longas distâncias. Se você fosse a um show em Marte, por exemplo, e ficasse a algumas centenas de metros de distância do palco, receberia as frequências altas alguns milissegundos antes das baixas, o que levaria à distorção do som. A banda também teria que tocar bem alto para que a música chegasse até você, porque os sons em Marte não chegam tão longe quanto na Terra.
Esses padrões acústicos sobrenaturais são devidos à atmosfera peculiar de Marte. Ao contrário da atmosfera da Terra, que é principalmente oxigênio e nitrogênio, a atmosfera marciana é 96% de dióxido de carbono (CO2) e extremamente fria e fina. Essa combinação de fatores faz com que as moléculas de CO2 vibrem de tal forma que absorvam sons de alta frequência, evitando que esses ruídos percorram longas distâncias.
Dado que a temperatura tem um efeito tão drástico na propagação do som, Chide e seus colegas suspeitam que a velocidade do som em Marte varia de acordo com a estação e até a hora do dia. À medida que a temporada de tempestades de poeira se aproxima, os pesquisadores antecipam que seus microfones detectarão mudanças adicionais de vento e temperatura. O microfone da SuperCam tem sensibilidade sem precedentes e pode detectar flutuações de pressão em escalas 1.000 vezes menores do que nunca antes registradas em Marte. Como resultado, o microfone pode detectar pequenos redemoinhos de vento chamados “microturbulência”, que levantam poeira – esculpindo a superfície do planeta, misturando produtos químicos e aerossóis na atmosfera e controlando a temperatura absorvendo a radiação solar.
Além do teórico
Antes dessas gravações de som (que totalizaram pouco menos de seis horas), os modelos da paisagem sonora marciana eram puramente teóricos e ofereciam previsões conflitantes. Andi Petculescu, físico da Universidade de Louisiana em Lafayette, que estuda as propriedades acústicas de atmosferas planetárias e não esteve envolvido na pesquisa, considera o novo estudo “um avanço” que ajudará a desenvolver modelos acústicos mais consistentes.
Dado que a atmosfera fria, fina e rica em CO2 torna Marte acusticamente “hostil”, Petculescu ficou impressionado com o fato de os pesquisadores terem conseguido obter sinais tão limpos de seus microfones. Ele defende equipar futuras naves espaciais com sensores acústicos para aprender mais sobre as propriedades sonoras de outras atmosferas. Por exemplo, a maior lua de Saturno, Titã, tem uma atmosfera mais densa e uma riqueza de ruídos de fundo para registrar, incluindo tempestades de metano. Em 2027, a NASA está programada para lançar sua missão Dragonfly, que levará dois microfones em seu experimento meteorológico, complementando as gravações anteriores do Sonda Huygens.
“O estudo da acústica está amadurecendo na ciência planetária, e estamos aprendendo coisas novas sobre a forma como o som se propaga em diferentes atmosferas”, explica Roger Wiens, coautor do estudo recente e investigador principal da SuperCam.
Será importante entender a física do som antes de os humanos pisarem no Planeta Vermelho, acrescenta ele, a fim de deduzir informações como direção e velocidade do vento – e até mesmo avaliar a saúde de instrumentos científicos ouvindo os sons que eles emitem. eles operam. Quando os humanos finalmente chegarem lá, provavelmente teremos que usar dispositivos como rádios para nos comunicarmos, porque o som não viajará muito longe. Como diz Wiens: “Você não pode gritar com alguém do outro lado do quarteirão”. Sem mencionar, você estaria gritando de dentro do seu capacete espacial.
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