Een torenhoge stofduivel werpt een kronkelende schaduw over het Marsoppervlak.
NASA/JPL-Caltech/Universiteit van Arizona
Een stofduivel lijkt een beetje op een tornado, maar is zwakker en duurt zelden langer dan ongeveer een minuut. Het is een kronkelende kolom van opgewarmde lucht die over de door de zon verwarmde grond raast, zichtbaar gemaakt door het stof dat omhoog schiet. Hoewel meestal goedaardig, kunnen stofduivels soms dodelijk zijn.
Stofduivels zijn bekend sinds de jaren 1970. Ze zijn zowel vanaf de grond als vanuit een baan om de aarde waargenomen. Hoe meer stof in de atmosfeer van Mars, hoe warmer en onrustiger het wordt, en dit kan escaleren tot een wereldwijde stofstorm. Wanneer het stof neerstrijkt, kan het de zonnepanelen die essentieel zijn voor veel van de instrumenten die we op de planeet hebben geland, bedekken en uitschakelen.
We weten nog veel niet over hoe deze duivels functioneren. Maar nieuw onderzoek, deze week gepubliceerd in Nature Communications, heeft vastgelegd hoe stofduivels klinken – wat nieuwe inzichten geeft in hoe ze werken. Maar het roept ook vragen op over hoe toekomstige astronauten geluiden op de rode planeet kunnen waarnemen en interpreteren.
Sinds de laatste rivieren en meren op Mars zijn verdwenen, is er veel erosie geweest, ook op de landingsplaatsen van de beide huidige Nasa-rovers Curiosity en Perseverance. Hoewel de eroderende kracht van een individuele stofduivel miniem is, kan een miljard jaar aan stofduivels kilometers rots hebben weggesleten.
Er zijn dus veel redenen om beter te willen begrijpen hoe stofduivels functioneren. En we weten nu hoe een Marsstofduivel klinkt dankzij de nieuwe studie onder leiding van Naomi Murdoch van de Universiteit van Toulouse in Frankrijk.
Veel passerende stofduivels zijn in beeld gebracht door camera’s op Mars landers en rovers, maar Murdoch en haar team melden een stofduivel die op 27 september 2021 gelukkig precies over de Perseverance rover op de bodem van Jezero krater passeerde. De masttopcamera van de rover, genaamd SuperCam, bevat een microfoon, en deze registreerde het geluid van de opkomende en neergaande wind terwijl de stofduivel passeerde.
In detail, het windgeruis steeg toen de voorste wand van de vortex arriveerde, gevolgd door een stilte die de kalme lucht in het oog van de vortex voorstelde, voor een tweede episode van windgeruis toen de achterste wand van de vortex passeerde. Dit duurde minder dan tien seconden, en u kunt de geluidsopname hieronder beluisteren (zet uw volume op maximaal).
Geluidsopname van Mars.
NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/CNRS/ISAE-SUPAERO179 KB (download)
Ook andere sensoren gaven informatie. Ze toonden aan dat de druk tot een minimum daalde tussen de twee uitbarstingen van windgeruis – wat voor mij overeenkomt met zuigen in plaats van blazen – en registreerden ook inslagen van individuele stofkorrels op de rover.
De stofduivel was ongeveer 25 meter in diameter, minstens 118 meter hoog, en vloog over de grond met ongeveer vijf meter per seconde. De maximale windsnelheid in de draaiende draaikolk was waarschijnlijk iets minder dan 11 meter per seconde, wat overeenkomt met een “fris” tot “sterk” briesje op aarde.
Klonk het echt zo?
Luisteren naar een opname die beweert het geluid van de wind op Mars te zijn is allemaal goed en wel, maar is dit echt wat we zouden horen als we daar zelf waren? Het eerste dat moet worden opgemerkt is dat dit echt als “echt geluid” is ontstaan, in tegenstelling tot andere gegevens zoals beelden of radiosignalen die in geluid zijn omgezet (een proces dat bekend staat als sonificatie), zoals het zogenaamde geluid van twee botsende zwarte gaten of radiogeluiden uit de atmosfeer van Venus.
Stofduivels in Jezero krater 20 juli 2021, in beeld gebracht door de Perseverance rover.
NASA/JPL-Caltech/SSI
Het audiobestand van de stofduivel bevat echte geluidsgolven die door een microfoon op Mars zijn opgevangen. Daar is de atmosfeer veel dunner dan op aarde (de oppervlaktedruk op Mars is minder dan een honderdste van de onze), zodat de hoge-frequentiecomponent van het geluid nauwelijks doorkomt (wetenschappers zeggen: “verzwakt”). Het resultaat is dat de wind een veel lagere toonhoogte heeft dan een vergelijkbare wind op aarde.
Het enige andere planetaire lichaam waarvan we echte geluidsopnamen hebben is Venus, waar in 1982 twee Sovjet “Venera” landers wind- en landingsgeluiden opnamen.
Maar als je op Mars was, zou je de wind nooit rechtstreeks met je eigen oren kunnen horen. Als je zo dom zou zijn om je oren bloot te stellen aan de atmosfeer van Mars, zou de lage externe druk je trommelvliezen doen barsten en zou je op slag doof zijn en geen lucht meer hebben om te ademen.
Als je naar buiten zou gaan in een ruimtepak met drukcabine (een veel verstandiger idee), zou wat je zou horen afhangen van hoe goed de geluidsgolven door de vaste schaal van je helm worden doorgegeven, en vervolgens van hoe deze in de lucht in je helm worden omgezet in geluidsgolven.
Met andere woorden, je zou een vervormde versie horen van wat een externe microfoon zou opvangen. Stel je voor dat je op aarde rondloopt met je hoofd in een goudvissenkom en je krijgt een deel van het idee.
Als toekomstige menselijke verkenners op Mars willen horen wat er in de externe omgeving gebeurt, vermoed ik dat ze zullen vertrouwen op een op het pak gemonteerde microfoon die draadloze oordopjes voedt, hoewel ik geen bewijs kan vinden dat dit al is meegenomen in het ontwerp van het Mars-pak.
Dit alles komt erop neer dat een opname via een externe microfoon de beste manier is om geluiden op Mars, of welke andere planeet dan ook met een atmosfeer, weer te geven. Als u meer geluiden van Mars wilt horen, Nasa heeft een collectie van audio-opnames die u kunt beluisteren…
Lees meer:
Een ‘deuropening’ op Mars? Hoe we in de ruimte dingen zien die er niet zijn
David Rothery is hoogleraar planetaire geowetenschappen aan de Open Universiteit. Hij is co-leider van de Mercury Surface and Composition Working Group van de European Space Agency'en co-investeerder voor MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) die nu op weg is naar Mercurius aan boord van de BepiColombo orbiter van de European Space Agency's Mercurius. Hij heeft financiering ontvangen van de UK Space Agency en de Science & Technology Facilities Council voor werk in verband met Mercurius en BepiColombo, en van de Europese Commissie in het kader van haar Horizon 2020-programma voor werk aan planetaire geologische kartering (776276 Planmap). Hij is auteur van Planet Mercury – from Pale Pink Dot to Dynamic World (Springer, 2015), Moons: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2015) en Planets: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2010). Hij is Educator op de Open University's gratis te leren Badged Open Course (BOC) over Manen en het equivalent FutureLearn Moons MOOC, en voorzitter van de Open University's level 2 cursus over Planetary Science and the Search for Life.
