Les sons de Mars, la planète silencieuse, font du bruit

Les sons de Mars, la planète silencieuse, font du bruit

El micrófono del instrumento franco-americano SuperCam ha captado los sonidos del Planeta Rojo, que viajan más lentamente que en la Tierra. Un dispositivo de escucha que también ayuda mucho a la ciencia.

Si algún día los humanos aterrizan en Marte, será difícil darles la bienvenida con alguna banda de música. El planeta -y especialmente su atmósfera- no es muy adecuado para ello. Las condiciones de presión (170 veces más bajas que en la Tierra) y la composición de la atmósfera (96% de CO2, 0,04% en la Tierra) tienen efectos desastrosos en la acústica. Una banda de música que produjera 95 dB en la Tierra, produciría 20 dB menos en Marte (si pudiera tocar al aire libre), el equivalente a una conversación en voz alta. Peor aún, el sonido se transmite menos y se atenúa muy rápidamente. Si se escuchara esta banda a 8 m de distancia, sería como si se escuchara a 65 m en la Tierra.

Diferentes velocidades para las frecuencias altas y bajas

Por último, y esto es una sorpresa, el sonido no viaja a la misma velocidad en la atmósfera marciana, dependiendo de su frecuencia: las frecuencias altas, que se atenúan más rápidamente, son más rápidas que las bajas. En otras palabras, nuestra banda marciana sería inaudible, apagada ¡y, sobre todo, discordante!
Este conocimiento del comportamiento acústico de la atmósfera marciana procede del análisis de las grabaciones realizadas por el micrófono colocado en el róver americano Perseverance, de la NASA. Desarrollado por ISAE-Supaéro en Toulouse, este sensor se integró en el instrumento SuperCam, construido en Francia bajo la autoridad del CNES (Centro Nacional de Estudios Espaciales).

Ubicación del micrófono de la SuperCam en el róver Perseverance.

Ubicación del micrófono de la SuperCam en el róver Perseverance.
Crédito: Cité de l’espace/NASA – JPL/ISAE-Supaéro

Durante los 60 años que las sondas artificiales llevan viajando por el Sistema Solar, han estado enviando imágenes, ópticas o de radar, y mediciones de diversos sensores, la mayoría de ellos electromagnéticos. Sin embargo, la captación de sonido sigue siendo una iniciativa poco frecuente. Dado que el sonido es sólo una onda de presión en una atmósfera, los cuerpos donde se puede percibir son limitados. Aparte de la Tierra y los planetas gigantes, sólo Venus, Marte y Titán tienen atmósferas compatibles.

First sound recordings

El primer intento se realizó hace ya 40 años. En marzo de 1982, un micrófono de las sondas soviéticas Venera 13 y 14 permitió extrapolar la velocidad del viento en la superficie del planeta Venus, pero los pocos minutos de sonido hipersaturado que se pudieron registrar no son representativos de la atmósfera acústica que debe imperar allí. Casi 23 años después, el 14 de enero de 2005, la sonda europea Huygens utilizó un micrófono durante su descenso a la atmósfera de Titán. Se suponía que debía captar el posible rugido de las tormentas eléctricas en la atmósfera de la luna principal de Saturno, pero sólo transmitió el sonido del viento en las cuerdas del paracaídas.

Dos intentos anteriores en Marte no tuvieron éxito. El micrófono montado en el Mars Polar Lander en 1999 se perdió al estrellarse sin transmitir ningún dato. El experimento se repitió en el módulo de aterrizaje Phoenix en 2007, pero el micrófono nunca se activó debido al riesgo de interferencia con otro instrumento.

Esta panorámica de Marte por Perseverance muestra las huellas de las ruedas dejadas por el róver. Durante mucho tiempo, las imágenes fueron una fuente primordial de datos científicos, al tiempo que han permitido interesar al público en general en la exploración. Ahora el sonido va a desempeñar un papel cada vez más importante.

Esta panorámica de Marte por Perseverance muestra las huellas de las ruedas dejadas por el róver. Durante mucho tiempo, las imágenes fueron una fuente primordial de datos científicos, al tiempo que han permitido interesar al público en general en la exploración. Ahora el sonido va a desempeñar un papel cada vez más importante.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS

«Durante mucho tiempo, la presencia de un micrófono en una sonda se consideraba más bien una operación de comunicación», explica Sylvestre Maurice, del IRAP (Institut de recherche en astrophysique et planétologie de la Universidad de Toulouse 3, Paul Sabatier), coinvestigador del instrumento Supercam. «Fue difícil convencer a los responsables de que podíamos obtener resultados científicos reales.»

Sonido en Marte para la ciencia

Las cinco horas de grabaciones sonoras recogidas durante un año en Marte han contribuido a cambiar esta percepción. El micrófono de la SuperCam fue diseñado para captar sonidos audibles para el oído humano (de 20 Hz a 20 kHz) y confirmó lo que se sospechaba: Marte es un planeta muy silencioso, tanto, que al principio los científicos pensaron que su instrumento no funcionaba. Hay que decir que las fuentes de sonido naturales son escasas: sólo existe el viento. Por otro lado, el róver es bastante ruidoso cuando se mueve, al igual que su compañero, el helicóptero no tripulado Ingenuity. Lo más importante es que los disparos del láser de la SuperCam en la roca, proporciona una señal breve y perfectamente definida.
El siguiente vídeo de la NASA combina una serie de sonidos grabados en Marte, incluidos los del Perseverance y el sonido crepitante del láser de la SuperCam.

De los resultados de estas mediciones se desprende que en Marte la velocidad del sonido es menor que en la Tierra, donde alcanza los 340 m/s, y depende de la frecuencia: 240 m/s para las frecuencias bajas, por debajo de 240 Hz, y 250 m/s por encima. “En nuestro planeta, tal diferenciación sólo existe en la estratosfera”, subraya Sylvestre Maurice.
Sobre todo, el estudio de estos sonidos y su propagación es muy instructivo para el estudio de la atmósfera marciana inferior, que se caracteriza por una fuerte diferencia de temperatura a medida que uno se aleja del suelo: hasta 40°C de diferencia entre 0 y 2 m de altura. Por lo tanto, existe una turbulencia importante que, mediante el sonido, podría analizarse con una precisión 1000 veces mayor que la que se conocía hasta ahora.

Ha quedado demostrado el interés de estos instrumentos, muy miniaturizados y que consumen poca energía. “Lo único que consume es la telemetría para enviar los datos recogidos”, dice Sylvestre Maurice. Por ello, se utilizarán cada vez más en las futuras misiones a Marte, Venus y Titán, y nos permitirán conocer la atmósfera sonora de estos mundos lejanos, de los que hasta ahora sólo teníamos imágenes.

A partir del 5 de abril de 2022, la Cité de l'espace de Toulouse ofrecerá a sus visitantes el Terreno Marciano, un escenario realista de los róvers (reproducidos a tamaño real y móviles) que recorren el planeta rojo. Los sonidos de Marte se transmitirán al público. El Terreno Marciano ha sido creado en colaboración con el CNES, el CNRS, la Universidad de Toulouse III Paul Sabatier, IRAP y OMP, con el apoyo del Comat.

A partir del 5 de abril de 2022, la Cité de l’espace de Toulouse ofrecerá a sus visitantes el Terreno Marciano, un escenario realista de los róvers (reproducidos a tamaño real y móviles) que recorren el planeta rojo. Los sonidos de Marte se transmitirán al público. El Terreno Marciano ha sido creado en colaboración con el CNES, el CNRS, la Universidad de Toulouse III Paul Sabatier, IRAP y OMP, con el apoyo del Comat.
Crédito: Cité de l’espace / Olivier Sanguy