奇怪的研究发现火星上的声速不断变化

新的研究表明，火星上的声速因位置和温度的不同而有很大差异。这些发现可以帮助科学家了解火星漫游者拾取的声音，并使未来的载人冒险更加安全。

研究人员已经梳理出了火星上不同时间和地点的声音行为细节，结果与我们在地球上习惯的情况非常不同。

美国宇航局在火星上的毅力号火星车携带多个麦克风。这些旨在研究这颗红色星球上材料特性的设备已经接收到了各种额外的声音，包括火星尘暴的怪异声音。 

记录已经表明，火星上的声音表现很独特。例如，低于 240 赫兹（大致为钢琴的中音 C）的噪音传播速度比高音调慢约 30 英尺/秒（10 米/秒）。这是因为二氧化碳分子构成了火星大气层的 95%，它吸收了一些低频声波能量。这些奇怪的特性如果下落不明，可能会危及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火星大气层前 60 英尺 (20 m) 范围内的声速及其衰减（随着距离的增加而减弱的趋势）。 

首先，该团队从火星气候数据库中整理了这颗红色星球上各个地点的不同参数值，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，使得这些因素对于预测声音的特性至关重要。 

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该团队计算了地球一年中不同时间点（约 687 个地球日）以及火星地貌各个地点（包括山峰和山谷）的声速和衰减。这种方法是必要的，因为潜在因素随着空间和时间的不同而发生巨大变化。  例如，在极地地区，不同季节正午气温可能会波动 108 华氏度（60 摄氏度），二氧化碳含量可能会波动 30%。 

计算得出了一些有趣的发现，这些发现于 5 月 7 日发表在JGR：行星上。首先，灰尘似乎不会影响声音传播，作者在给《Live Science》的一封联合电子邮件中表示，这与在地球上类似，例如，你和机场之间的沙尘暴不会妨碍你的听觉能力飞机起飞。声速随温度的变化（每摄氏度约0.5 m/s）也与地球上的情况类似。

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，但这种转变的程度在较低温度下不如在较高温度下明显。

然而，与地球最大的区别源于每天温度的巨大波动，以及较小程度的二氧化碳浓度的波动。例如，在毅力号火星车目前居住的地区，白天汞含量变化约 90 华氏度（50 摄氏度）。这导致声音传播速度高达每秒 100 英尺 (30 m/s)，并且在较热的时间里，声音的消失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声速和衰减随季节变化，尽管这种影响在极地地区更为明显。 

研究人员告诉《生活科学》杂志，这些结果使科学家能够“预测一年中任何时间和一天中任何时间火星表面任何位置的声速和衰减”。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。 

“我们只有在声音通过大气层传播后才能听到它（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，该模型还为未来人类在火星上的生活提供了一个视角：山顶上的早晨可能是最接近地球上声音行为的方式。在其他时间和地点，例如下午在“毅力”站点，近距离的高音调噪音会比低音调噪音更快地到达耳朵，从而产生刺耳的效果；地球上通常能听到的更遥远的噪音根本听不到。