日本雅虎、撰稿人山田等

NASA研究人员发现火星一大奇迹：

他们运用数学结合麦克风、激光之间的关系来计算火星上的声速。人类历史首次发现，火星上的声速比地球上的慢。美国宇航局的火星探险者毅力号再次赢得赞誉。

火星传递的声音

毅力号完成了很多壮举，但声音测算的发现尤其惊人。 2021年3月，在抵达火星后不久，火星原始声音第一次传入人耳。安装在 Perseverance 中的“SuperCam”还有一个麦克风，可以用来记录下Jezero 陨石坑上的风声、激光的“咔哒”声，以及轮胎在砾石上移动的声音。

事实上，我们不能确定这款麦克风是否可以在火星环境中正常录音。因为与地球相比，火星的大气层非常稀薄。火星的大气压力仅为 0.095 psi (655 Pa)，而地球的海平面大气压为 14.7 psi (101,353 Pa)。声音需要一种媒介来传播，所以没有人知道它是否可以在火星稀薄的空气中被正确地听到。

然而，结果，珀西（绰号毅力）能够捕捉到完美的“火星声音”。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的巴蒂斯特·奇德等研究人员已经成功地利用这些数据测量了火星上的声速。并于 3 月 7 日至 11 日在德克萨斯州举行的第 53 届月球和行星科学会议上公布结果：

速度=距离÷时间

奇德和他的同事是这样测量声速的吗？

Perseverance SuperCam 安装在航天器的桅杆上，距离地面 2.1 米。向距离这里 7 米的岩石发射激光，瞬间粉碎岩石。通过分析以这种方式破碎的岩石的成分以调查是否有任何微生物或对人类有害的物质的痕迹。

Chide 等人获得了 150 次实验数据，表明这种激光是在不同位置发射的。当时还检查了风速等天气信息。声音的速度是通过计算从发出激光“咔嗒”声到到达麦克风的时间来计算的。结果，发现火星上的声速是每秒240米。这比地球上每秒 340 米的速度还慢。顺便说一句，似乎也可以使用这种确定声速的方法来测量环境温度。

更有趣的是，还发现 240Hz 以下的低音只能以 230m/s 的速度传播。在地球上，包含在人类可听范围 20Hz 到 20,000Hz 范围内的所有声音都以相同的速度传播，但在火星上，声速在可听范围的中间突然变化。这种现象似乎只发生在太阳系的火星上。

据说是二氧化碳分子在低压下的特殊性质导致了这种现象，被称为“火星特质”，据研究人员称，“240Hz或更高”的声音才能保持能量不衰减。 " “在火星的声学环境中，高音先于低音到达耳朵，这可能会带来独特的音乐体验，”他补充道。

人们会很好奇这种“独特的音乐体验”。低于 240Hz 的声音包括来自低频范围的人声的最低范围，例如低音。如果是这样的话，如果你在火星上演奏音乐，你会先只听到中高频的声音，再过一会儿，由鼓和低音吉他组成的低频节奏部分会跟着。会不会（越来越远）。而且，考虑到大气中二氧化碳的另一个特性是它还具有衰减高音的作用，它可能会搞砸音乐……！

我们希望您为下一次火星任务带来强大的扬声器声源。你想在火星上听什么样的音乐？

火星より愛を込めて。2021年9月10日に撮影されたセルフィー写真

火星の不思議。 研究者たちがマイクと、レーザーと、数学の妙技を使って、火星での音の速度を計算したそうです。もちろん人類史上初。その結果、音速は火星だと地球よりも遅くなることがわかりました。NASAの火星探査機パーサヴィアランスが、またしても手柄を収めました。

火星の音をお届け

パーサヴィアランスはこれまでにもいろいろな偉業を成し遂げてきたんですが、特にすごいなって思うのが音です。火星に到着してまだ間もなかった2021年3月には、火星のナマの音を初めて人類の耳に届けてくれました。パーサヴィアランスに搭載された「SuperCam」にはマイクも付いていて、これを使ってジェゼロクレーターに吹き荒ぶ風の音や、レーザーの「カチッ」という音、そしてタイヤが砂利の上を進んでいく音などを記録することができたんですね。 実は、このマイクが火星環境下でちゃんと録音できるかどうかは確証がありませんでした。なぜなら、火星の大気が地球に比べるとめっちゃ薄いから。火星の大気圧はたったの0.095psi（655Pa）であるのに対し、地球の海面気圧は14.7psi（101,353Pa）です。音は伝達されるための媒体を必要としますから、火星の薄い空気の中でもちゃんと聞こえるのかどうかは誰にもわからなかったんです。 ですが、結果的にはパーシー（パーサヴィアランスの愛称）のマイクはバッチリ「火星音」を捉えることができていました。そして、そのデータを賢く使って火星での音速を測ることに成功したのが米ロスアラモス国立研究所のBaptiste Chideさんをはじめとする研究者たちです。詳しい研究結果はこちら。3月7日から11日にかけてテキサスで行われた第53回月惑星科学会議で発表されました。

速さ＝距離÷時間

Chideさんたちはどのように音の速度を測ったんでしょうか？ パーサヴィアランスのSuperCamは探査機のマストに取り付けられており、地表から2.1メートル離れています。ここから最大7メートル先にある岩石めがけてレーザーを放射し、岩石を瞬時に粉砕します。そうやって粉々にした岩石の成分を分析することで、微生物の痕跡がないか、また人間にとって有害な物質が含まれていないかを調べています。 さて、Chideさんたちはこのレーザーが様々なロケーションにおいて放射された実験データを150回分取得。さらに当時の風速などの気象情報も調べました。そしてレーザーの「カチッ」という音が放射されてからマイクに届くまでの時間を割り出すことで、音の速度を計算したそうです。その結果、火星での音の速度は秒速240メートルだとわかりました。これは地球での秒速340メートルよりも遅め。ちなみに、この音速を割り出す方法を使って周囲の気温も測れるそうです。

低音の音速はさらに遅い

さらに興味深いことに、240Hz以下の低音は秒速230mでしか進まないこともわかったそうです。地球だと人間の可聴領域である20Hz～20,000Hzに含まれる音はすべて同じ速度で進みますが、火星では可聴領域のど真ん中で突然音速が変わってしまうのだそう。太陽系内でこの現象が起こるのは火星のみだそうです。 そのまま「火星の特異性（Mars idiosyncrasy）」と呼ばれることになったこの現象を引き起こしているのは、低気圧における二酸化炭素分子の特異な性質なのだそうで、研究者によれば「240Hz以上の音はエネルギーを弛緩できない」ことに起因しているとか。さらに、このように「火星の音響環境においては高音が低音よりも先に耳に届くため、ユニークな音楽体験を引き起こすかもしれない」とも説明しています。

火星で音楽を聞いてみたい

すごく気になります、この「ユニークな音楽体験」。240Hz以下の音は、ベース音などの低音域から人間の声の最も低い音域を含みますよね。だとしたら、火星で音楽を流したら、中音域と高音域の音だけが先に聞こえて、そのちょっと後からドラムやベースギターなんかで構成された低音域のリズムセクションが追いかけてくるってかんじになるんでしょうか（遠くにいればいるほど）。しかも、大気中の二酸化炭素のもうひとつの性質として高音を減衰させる作用もあることを考慮すると、もうメチャクチャになるのでは…！ 次回の火星ミッションには、ぜひ屈強なスピーカー音源も持ち込んでいただきたいものです。火星で聞くとしたらどんな音楽がいいかな～？