El sonido tiene dos velocidades en Marte, una para los agudos y otra para los graves

El 18 de febrero de 2021 se posaba en Marte el rover Perseverance de la NASA. Una semana después, los terrestres podían oír por primera vez un sonido marciano, en aquella ocasión el del viento. Ahora, un año y casi cinco horas de grabaciones después, un estudio recién publicado desvela todos los secretos de cómo suena el planeta rojo. Allí las ondas sonoras se propagan más lentamente y se atenúan más rápidamente. Y no hay una velocidad del sonido, sino dos: las frecuencias más altas (los agudos) y las más bajas (los graves) viajan a ritmos diferentes. Estos datos sonoros están sirviendo a los científicos para conocer mejor la atmósfera marciana, conocimiento clave para cuando lleguen los humanos.

La del Perseverance es la misión más ambiciosa enviada a Marte. La máquina es toda una maravilla de la técnica. El objetivo principal del rover es tomar muestras que va recogiendo, empaquetando y dejando como mojones en su recorrido por el cráter Jezero, donde se posó el aparato. Va a su ritmo, en este año apenas ha viajado tres kilómetros y recogido siete de las más de cuarenta muestras que tiene encargadas. Dentro de una década, se confía en poder traer a la Tierra ese material y completar la misión: hallar pistas de la vida que se supone pudo haber en el planeta rojo hace 3.500 millones de años. Entre sus siete instrumentos hay dos micrófonos. No son modestos, pero se pueden comprar en una tienda. Uno va incorporado a la cámara del sistema de entrada, descenso y aterrizaje (EDL) y está grabando el ruido que hacen las seis ruedas del vehículo en su rodadura. El otro acompaña al instrumento SuperCam, instalado en el mástil del Perseverance y graba unos minutos cada día el sonido ambiente. Pero también podría aprovecharse otra fuente de sonido: el ruido que hace el láser del rover cuando corta las rocas marcianas.

El Perseverance incorpora un instrumento llamado LIBS (acrónimo en inglés de Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) con el que se está analizando las rocas. Un equipo encabezado por el catedrático de la UMA Javier Laserna lleva años trabajando con sistemas LIBS. Su aportación a la misión de la NASA era intentar relacionar los cambios en el sonido del láser provocados en su interacción con el material con sus propiedades, para poder construir una imagen más completa de la roca. La duración del pulso es de unos microsegundos y en ese tiempo emite luz cuyo espectro permite investigar de qué está compuesta la roca. Pero además de luz, también provoca ruido. Como recuerda César Álvarez, del equipo de Laserna, “el micrófono de la SuperCam está sincronizado con el láser, durante esos segundos se escucha un sonido por la ablación de la roca”. Y su colega Javier Morós, también de la UMA y coautor del estudio, dice que “si sabes a qué distancia está la roca, eres capaz de medir la velocidad del sonido”.

Los resultados de este año de grabar sonidos acaban de ser publicados en la revista científica Nature. Aunque para los expertos en acústica no sea una completa novedad, ya que se había anticipado con modelos en la Tierra, el dato más llamativo es que la velocidad del sonido es diferente según la frecuencia. Según los modelos, sabiendo la presión atmosférica (que en las planicies marcianas es unas 100 veces menor que la terrestre a nivel del mar) y las propiedades físicas del medio, el dióxido de carbono (CO₂) que predomina en la atmósfera marciana, se estimaba que las ondas sonoras se propagarían a unos 240 metros por segundo, frente a los 342 que recorre en la Tierra. Los modelos no erraban demasiado: la velocidad del sonido durante el día oscila entre los 240 m/s y los 257 m/s. Y las variaciones se corresponden con la frecuencia: las más altas, los agudos (por encima de los 2 kilohercios, kHz), viajan hasta los 257 m/s. Mientras, las bajas, los graves (en torno a los 84 Hz), se propagan más lentamente, a 240 m/s. Aunque hipotético, la conversación entre dos personas a apenas cinco metros solo provocaría cacofonías ininteligibles.

Para los autores del estudio, la diferente atenuación respecto a la Tierra es la propiedad del sonido marciano más llamativa. La menor densidad de la atmósfera de Marte hace que la atenuación sea mucho mayor que en la superficie terrestre. Entendida como la pérdida de potencia de la señal original al tener que atravesar un medio, la física de este proceso es relativamente sencilla: a medida que la onda sonora se propaga por el aire, las moléculas van chocando unas con otras pasando la oscilación y generando calor. Parte de la energía acústica se disipa así en el medio. La fascinación la explicita el físico Manuel de la Torre, investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que está detrás de la misión Perseverance: “Me ha parecido interesante cómo el micrófono captura el ritmo de disipación de la energía de la atmósfera a calor en una atmósfera muy tenue y rica en CO₂. Se puede oír hasta la escala donde el movimiento alcanza el tamaño de la distancia entre las moléculas. Es un régimen dinámico difícil de medir en la Tierra”.

“Marte es muy silencioso, antes de los ‘rover’, solo estaba el viento”

José Antonio Rodríguez, del Centro de Astrobiología. Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial

Pero el sonido marciano no es solo interesante por sí mismo. Las grabaciones del viento, de las ruedas o del láser están sirviendo como espejo del medio, la atmósfera marciana. De su estudio se encarga MEDA, uno de los siete instrumentos de Perseverance y que es algo más que una estación meteorológica, cuyo investigador principal es José Antonio Rodríguez, del Centro de Astrobiología (CAB), del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial. “Marte es muy silencioso, antes de los rover, solo estaba el viento”, recuerda Rodríguez. Durante el día se producen turbulencias convectivas en la capa más pegada a la superficie, marcadas por el movimiento vertical del aire provocado por la insolación y un gradiente térmico inestable. “Las grabaciones permiten estudiar las variaciones dentro de esas ráfagas. El estudio de las turbulencias lo hacemos con MEDA, con los datos de temperatura, presión... pero el sonido lo ha permitido a nivel micro”, añade el científico español.

Frente a los millones de estaciones meteorológicas que hay en la Tierra, en Marte únicamente existen tres, las tres españolas. A sus datos, ahora se añaden los inferidos de los sonidos que graba la Perseverance. Como dice Rodríguez, “estas estaciones y los datos de los micrófonos nos van a permitir afinar los modelos, conocer mejor la dinámica de la atmósfera para diseñar las futuras misiones”.

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aquí para recibir nuestra newsletter semanal.