據報道，目前，美國宇航局“毅力號”火星車首次通過傳(chuan) 聲器捕捉到火星聲音，一項最新研究揭示了關(guan) 於(yu) 火星聲學和聲音特征的重大發現，使人們(men) 更全麵深入地認知這顆紅色星球。

　　1976年7月20日，“海盜1號”火星探測器在火星表麵著陸，它是首個(ge) 成功登陸火星的探測器，隨後向地球傳(chuan) 回兩(liang) 張清晰的火星照片，照片中的火星表麵遍布岩石，存在與(yu) 地球相似的沙漠區域，盡管後續其他探測器拍攝到大量火星照片，但在接近50年的時間裏，人們(men) 對火星的認知僅(jin) 限於(yu) 視覺勘測。現在“毅力號”火星車改變了人們(men) 對火星的傳(chuan) 統認知，該火星車裝配兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 聲器，可使地麵工作人員聆聽到火星聲音，探測到火星獨特的大氣層和聲音傳(chuan) 播模式。

　　長期以來，天文學和天體(ti) 物理學等領域的科研人員一直利用電磁波譜(伽馬射線到無線電波之間所有波譜)，來探測地外太空環境，相比之下，人類對宇宙聲學探索才剛剛開始……

　　盡管研究人員利用聲波測繪地球海底環境，推測大氣層風力模式，跟蹤閃電，以及完成其他科學勘測任務，但是美國宇航局僅(jin) 在少數太空任務中配備專(zhuan) 用傳(chuan) 聲器，據悉，在“毅力號”火星車之前，至少有2次火星任務在設計中都安裝了傳(chuan) 聲器，第一次安裝的傳(chuan) 聲器是1999年美國宇航局“火星極地號”著陸器，不幸的是，它在火星表麵墜毀；第二次安裝的傳(chuan) 聲器是2007年發射升空的“鳳凰號”火星探測器，但是傳(chuan) 聲器未順利啟動，記錄火星聲音的任務再次以失敗告終。

　　直到2021年初，伴隨著“毅力號”火星車著陸火星表麵之後，研究人員才開始拚湊火星表麵的環境聲音，2022年4月1日，《自然》雜誌發表研究報告稱，“毅力號”火星車首次捕捉到火星聲音，目前人們(men) 可以在美國宇航局網站收聽到奇妙怪異的火星聲音。

　　捕捉火星聲音

　　該研究作者之一、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室博士後巴蒂斯特·齊德(Baptiste Chide)稱，我們(men) 耐心說服了美國宇航局，讓該機構相信在毅力號有效載荷中添加傳(chuan) 聲器具有重要價(jia) 值。

　　在行星科學家西爾維斯特·莫裏斯(sylveststre Maurice)和戴維·米蒙(David Mimoun)的幫助下，2020年，齊德取得了法國圖盧茲(zi) 大學博士學位，他們(men) 與(yu) 洛斯阿拉莫斯國家實驗室的一個(ge) 科研團隊合作，設計了超級相機(SuperCam)，隨後超級相機安裝在“毅力號”火星車桅杆上，該火星車其中一個(ge) 傳(chuan) 聲器就安裝在超級相機上，另一個(ge) 傳(chuan) 聲器則安裝在火星車側(ce) 麵的相機上。

　　齊德在博士生期間研究方向就是設計太空探測裝置，他們(men) 設計的傳(chuan) 聲器被美國宇航局采用，盡管傳(chuan) 聲器裝配在火星車上風險較高，但美國宇航局仍信心十足，認為(wei) 它具有一定的科研價(jia) 值，齊德說：“我的博士論文課題就是傳(chuan) 聲器設計，這是一個(ge) 冒險的賭注，但也是一個(ge) 有高回報的賭注！”

　　沒有人類和動物的喧囂，火星幾乎是一顆寂靜星球，隻有陣陣疾風，因此，毅力號任務超級相機團隊決(jue) 定分析捕捉神秘的火星聲音。超級相機的部分任務是使用激光轟擊附近岩石，並記錄反射聲波和相關(guan) 光學信號，從(cong) 而確定火星岩石硬度和化學成分，此外，揚聲器還能接收到更遠處的聲音，包括：美國宇航局“機智號”火星直升機葉片的嗡嗡聲，這是第一架在其他星球實現動力控製飛行的直升機。

　　破解火星噪音

　　依據火星激光器和直升機產(chan) 生的噪音，研究人員能夠確定火星聲速比地球聲速慢，此外，不同頻率的聲音以不同速度傳(chuan) 播，在地球上，聲速達到1236千米/小時(343.2米/秒)，但在火星表麵，高音聲速達到900千米/小時，低音聲速則傳(chuan) 播較慢，864千米/小時。此類高低音聲速差異現象也存在於(yu) 地球，但其頻率超出了人類聽力範圍，因此我們(men) 通常不會(hui) 注意到這種差異。

　　齊德指出，低頻和高頻聲音之間的速度差異在遠距離傳(chuan) 播過程中最為(wei) 明顯，例如：如果我們(men) 在火星上參加音樂(le) 會(hui) ，距離舞台幾百米的區域，在聽到低頻信號前幾毫秒會(hui) 聽到高頻信號，這將導致聲音傳(chuan) 播失真，為(wei) 了讓音樂(le) 傳(chuan) 到觀眾(zhong) 的耳朵，樂(le) 隊還必須將音量調至最大，因為(wei) 火星表麵聲音傳(chuan) 播並沒有地球那麽(me) 遠。

　　事實上火星獨特的聲音傳(chuan) 播模式是由於(yu) 火星特殊大氣層所致，與(yu) 地球大氣層主要是由氧和氮構成不同，火星大氣層96%是二氧化碳，而且稀薄，溫度極低，這些因素結合在一起導致二氧化碳分子以一種吸收高頻聲音的方式發生振動，從(cong) 而阻止火星噪音傳(chuan) 播到更遠的區域。

　　考慮到溫度對聲音傳(chuan) 播具有如此顯著的影響，齊德和同事們(men) 懷疑火星聲音傳(chuan) 播速度會(hui) 隨季節甚至一天不同時間段，而出現明顯變化，隨著近期火星沙塵暴氣候臨(lin) 近，研究人員預計傳(chuan) 聲器將探測到火星風力和溫度變化。超級相機的傳(chuan) 聲器具有前所未有的靈敏度，比之前火星記錄壓力波動範圍精準1000倍，因此，該傳(chuan) 聲器能感應到叫做“微湍流”的微型風旋渦，它攪動著塵埃，塑造著火星地貌，混合了火星大氣中的化學物質和溶膠，並通過吸收太陽輻射來控製火星表大氣溫度。

　　刷新認知理論

　　在“毅力號”火星車捕捉到火星聲音之前(相關(guan) 錄音文件時長不到6小時)，科學界對於(yu) 火星聲景模型的認知程度僅(jin) 是理論概念，甚至部分研究人員提出相互矛盾的預測。美國路易斯安那大學拉斐特分校物理學家安迪·佩特勒斯庫(Andi Petculescu)擅長研究行星大氣的聲學特性，他認為(wei) ，這項最新研究是一個(ge) “認知突破”，將有助於(yu) 研發更一致的火星聲學模型。

　　考慮到低溫、稀薄、富含二氧化碳的火星大氣層會(hui) 使火星聲學模型顯得“不太友好”，佩特勒斯庫對火星傳(chuan) 聲器獲得如此清晰信號感到驚訝，在接受媒體(ti) 采訪時，他建議未來太空飛船盡可能裝配聲學傳(chuan) 感器，從(cong) 而更多地了解其他星球大氣的聲學特征。例如：土衛六擁有密度較高的大氣層，以及豐(feng) 富的背景噪音記錄，包括：甲烷暴雨。據悉，美國宇航局計劃2027年發射“蜻蜓號”探測器任務，它是一個(ge) 類似直升機的無人機裝置，將飛越土衛六，它在相關(guan) 氣象實驗中配備兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 聲器，能彌補“惠更斯號”探測器之前的勘測記錄。

　　該研究報告合著作者、火星超級相機首席研究員羅傑·維恩斯(Roger Wiens)解釋稱，行星科學中的聲學研究日臻成熟，我們(men) 正在了解聲音在不同星球大氣層中傳(chuan) 播的新模式。

　　他強調指出，在未來人類踏上這顆紅色星球之前，深入了解聲音物理學對於(yu) 推斷火星風向、風速之類的信息，甚至通過科學儀(yi) 器運行產(chan) 生的聲音來判斷是否出現故障，都是至關(guan) 重要的。事實上，當人類最終登陸火星表麵，可能必須使用無線電等通訊設備進行交流，因為(wei) 聲音不會(hui) 傳(chuan) 播很遠。就像人類不能在道路另一側(ce) 朝著認識的人大喊大叫，更不用說，在火星表麵人類必須佩戴著頭盔。

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