Écoutez le vent sur Mars

Ouand je l’ai entendu pour la première fois, cela ressemblait à une brève et violente sortie. Une accalmie momentanée dans un événement extérieur capturée par un vieux caméscope. Une tranche sonore d’un après-midi venteux n’importe où sur Terre.

Le son était en effet du vent passant devant un microphone. Mais du vent sur une autre planète. Vent sur Mars. L’enregistrement, publié par la NASA en décembre 2022, est la première fois que les humains entendent un son produit par Mars.

Les scientifiques savent depuis des années que la surface de la planète rouge est animée par le vent, ce qui crée des diables de poussière en spirale et des mégatempêtes qui engloutissent la planète. Mais jusqu’à présent, ils ont dû regarder ces événements se dérouler dans un silence frustré. “C’est comme si vous aviez vécu quelque chose avec l’un de vos sens pendant longtemps, mais que vous ne l’aviez jamais vécu avec un autre”, explique Robert Wiens, professeur de sciences planétaires à l’Université Purdue. “Et maintenant, nous avons cette expérience du second sens.”

Wiens est co-auteur du récent article décrivant le nouveau ver de l’oreille de la NASA¹ ainsi que le scientifique principal de la suite d’outils d’observation du rover NASA Perseverance, connus collectivement sous le nom de SuperCam, conçus pour recueillir de nouvelles informations sur Mars.

Ce qui est intéressant avec le vent sur Mars, c’est qu’il est en fait assez doux.

Pour économiser les ressources, le microphone du rover est rarement à l’écoute – il a été allumé pendant moins de 85 minutes pendant toute la première année de la mission. Mais le 27 septembre 2021, à 11 h 02, heure locale de Mars, il s’est avéré qu’il parcourait l’une de ses courtes rafales d’écoute lorsqu’un diable de poussière, d’environ 387 pieds de haut, a balayé non seulement à proximité, mais à travers le rover lui-même. Et le micro, situé «presque au niveau de l’oreille humaine », souligne Wiens, a capté non seulement les deux côtés du diable et son œil silencieux, mais aussi le son de sa poussière.

“C’est une chose d’entendre une rafale de vent, mais savoir que cela fait partie de ce schéma de diables de poussière que nous voyons depuis de nombreuses années sur Mars, c’était comme un rêve devenu réalité”, déclare Wiens.

Sound peut sembler un canal plutôt low-fi avec lequel collecter des données de notre système solaire, lorsque nos rovers sont équipés de lasers, de radars à pénétration de sol et de spectromètres à fluorescence X. Mais pour les oreilles de Wien, le son est riche en informations autrement insaisissables.

Dans l’enregistrement, “nous pouvions en fait entendre des grains de sable marteler le rover”, explique Wiens. “Le vent lui-même a tendance à faire un ton grave, puis les grains de sable atteignent un ton plus élevé.” Les scientifiques ont utilisé ces sons discrets pour estimer la densité des grains de poussière dans l’ensemble du diable de poussière.

Et il y a un son dans cet enregistrement que lui et ses collègues s’efforcent encore de déchiffrer. “Il y a une sorte de claquement fort au milieu,” dit-il. Il peut s’agir soit d’un grain de sable frappant directement le microphone, soit d’un pop électrostatique, provenant de la charge qui se produit dans ces nuages ​​de poussière secs.

La station météorologique complète de Persistence était également opérationnelle au moment du passage du diable de poussière, de sorte que les scientifiques ont pu faire correspondre l’enregistrement sonore avec la température, la pression, la vitesse et la direction du vent. Écrivant dans la communauté d’astronomie de Nature Portfolio, Alexander Stott, co-auteur de l’article et chercheur postdoctoral à l’Université de Toulouse, observé² que précisément 199 ans avant que cette rafale martienne ne soit enregistrée, le même jour de septembre, le linguiste français Jean-François Champollion rapporta qu’il avait décodé la pierre de Rosette. “De la même manière, le rover Perseverance utilise plusieurs techniques et mesures pour déchiffrer l’atmosphère martienne”, a écrit Stott.

Oorsque nous entendons le vent sur Terre, ce que nous entendons – mis à part son impact sur les objets qui nous entourent (les feuilles se frôlent les unes contre les autres, par exemple) – est principalement le mélange des molécules de l’atmosphère qui se précipitent elles-mêmes lorsqu’elles sont renversées par le structure de nos oreilles. (Nous pouvons façonner ce son en tournant nos têtes dans ou à l’opposé ou perpendiculairement au vent, créant différentes quantités et types de turbulences autour de nos oreilles.) Il s’avère que la même dynamique physique est en jeu avec un microphone sur Mars. “Il fait ce bruit turbulent en passant devant les coins de la boîte”, explique Wiens à propos du vent martien détecté.

La chose intéressante à propos du vent sur Mars est que, malgré l’apparence menaçante des tempêtes de poussière qu’il génère, il est en fait assez doux. Avec une pression atmosphérique de seulement 1% de celle de la Terre, même la rafale la plus forte de la planète, de 60 miles par heure, n’a pas de punch et nous semblerait probablement un peu plus qu’une légère bouffée. (Ce qui offre l’assurance que la configuration pour Le Martien– dans lequel une violente tempête de vent cause des dommages si graves qu’elle bloque essentiellement un scientifique – n’arriverait jamais à de véritables opérations là-bas.)

Le son est extrêmement rare dans l’univers.

Cette faible densité de molécules de gaz est probablement la raison des tourbillons de poussière fréquents sur Mars. Tout comme sur Terre, les molécules martiennes aiment passer de la haute pression à la basse. Ces disparités de pression surviennent lorsqu’il existe des différences importantes de températures. Parce que les molécules d’air sur Mars sont si peu nombreuses et espacées, elles ne sont pas capables de retenir la chaleur du soleil aussi efficacement que celles qui sont plus denses ici dans notre atmosphère. Il existe donc un gradient de température spectaculaire au-dessus du sol, qui s’étend souvent sur 35 degrés Fahrenheit sur plusieurs pieds. “Ainsi, vos pieds pourraient être légèrement chauds et vos cils pourraient être givrés”, explique Wiens. Ces différences de température hyperlocales créent les conditions idéales pour déclencher des tourbillons de poussière.

Faible et poussiéreux comme il est, ce vent est en fait un collaborateur utile. La poussière sur Mars contient des particules superfines, juste le type qui peut recouvrir les panneaux solaires qui alimentent une grande partie de la science basée sur la surface. Ainsi, une rafale ici et là peut aider à nettoyer ces composants essentiels. Ce qui a ajouté une longévité inattendue à certaines des missions de l’humanité. En janvier 2004, les rovers de la NASA Spirit et Opportunity ont atterri sur Mars avec une espérance de vie d’environ 90 jours. À l’époque, nous « ne savions pas que les diables de poussière viendraient nettoyer ces panneaux », explique Wiens. Mais les deux rovers ont marché sur la surface venteuse de Mars jusqu’en 2010 et 2018, respectivement. Cependant, toutes les régions de la planète ne sont pas aussi venteuses. L’atterrisseur InSight, qui est arrivé sur la plaine plate d’Elysium Planitia fin 2018, s’est éteint fin décembre 2022 car la poussière accumulée a finalement bloqué la lumière du soleil.

ELa Terre est une planète bruyante. Mais sans vie, les sons ici seraient limités à ceux du vent et de l’eau et aux événements géologiques occasionnels. Sur Mars, le seul son susceptible d’être entendu est le vent. (La plupart des autres études sonores sur Mars ont été réalisées à partir de bruits provoqués par l’homme : zaps de laser à plasma, pales d’hélicoptère en rotation.) En savoir plus sur le son sur d’autres planètes peut aider les scientifiques à mieux comprendre comment ils pourraient utiliser ces ondes de pression dans de futures recherches.

Mais le son est extrêmement rare dans l’univers. Il a besoin de particules assez compactes, comme celles d’une atmosphère, pour se propager. “Donc, la lune n’est pas bonne pour ça”, dit Wiens. Mercure non plus. Même les supernovae sont essentiellement silencieuses. Quand je lui demande ce qu’il choisirait s’il pouvait écouter quoi que ce soit dans la galaxie, il s’arrête un instant pour considérer les endroits qui pourraient avoir du son.

Enfin, il atterrit sur Titan, l’une des lunes les plus séduisantes de Saturne. Ce qui n’est peut-être pas un hasard. La NASA construit actuellement un hélicoptère, nommé Dragonfly, qui commencera son voyage vers Titan dans quelques années seulement. Dragonfly sera équipé de micros pour une écoute attentive, et peut-être pas seulement pour le vent. Les scientifiques soupçonnent que Titan a du méthane liquide super froid à sa surface. « Donc, si nous sommes vraiment chanceux, nous entendrons le bruit du liquide, ainsi que le bruit du vent. Mais qui sait », réfléchit Wiens.

Pour l’instant, Perseverance continuera d’écouter, quelques instants fugaces à la fois, sur Mars. Et tout nouveau son capté apportera, espérons-le, de nouvelles informations sur les atmosphères et la physique au-delà de notre propre planète, dit Wiens. Parce que conduire tout cela, me dit-il, n’est pas seulement une collecte d’informations pour les futurs camps de base sur Mars, mais aussi “une curiosité sur le fonctionnement de la physique de l’univers”.

Katherine Harmon Courage est rédactrice en chef adjointe de Nautile. Suivez-la sur Twitter @KHCourage.

Image principale : NASA/JPL

Références

1. Murdoch, N., et coll. Le son d’un diable de poussière martien. Communication Nature 137505 (2022).

2. Stott, A. Écouter des diables de poussière sur Mars. AstronomyCommunity.nature.com (2022).