洞察號在火星上「聽到」火星風的聲音

美國國家航空航天局(NASA)利用地震調查、大地測量學和熱傳輸透視(Heat Transport InSight)洞察號著陸器進行的內部探測，提供了火星風在這顆紅色星球上的首次「聲音」。洞察號探測器於10天前抵達火星，有關這些聲音的媒體會議於2018年12月7美國東部時間下午12:30(太平洋標準時間上午9:30)舉行。12月1日洞察號感測器捕捉到一種由風引起的震動引起的低沉的隆隆聲，估計風速在每小時10到15英里(每秒5到7米)之間，從西北到東南。從軌道上觀測到，著陸區域的風與塵暴條紋的方向一致。美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的首席研究員布魯斯·班納特(Bruce Banerdt)說：捕捉這些聲音是一種意外的享受。

博科園-科學科普：但任務致力於測量火星上的運動，當然也包括聲波引起的運動。探測器上的兩個非常敏感的感測器探測到了這些風的振動：著陸器內部的氣壓感測器和位於著陸器甲板上的地震儀，等待洞察號的機械臂進行部署。這兩種儀器以不同的方式記錄風的雜訊。空氣壓力感測器是輔助有效載荷感測器子系統(APSS)的一部分，它將收集氣象數據，直接記錄這些空氣振動。

地震儀記錄了著陸器因風吹過太陽能板而引起的震動。太陽能板直徑7英尺(2.2米)，從著陸器兩側伸出來，就像一對巨大的耳朵。這是這次任務中唯一的一個階段，在這一階段中，被稱為內部結構地震試驗的地震儀將能夠探測著陸器直接產生的振動。

洞察號其中一塊7英尺(2.2米)寬的太陽能電池板是由著陸器的儀器部署攝像頭拍攝，該攝像頭固定在其機械臂的肘部。圖片：NASA/JPL-Caltech

再過幾周洞察號的機械臂將把它放在火星表面，然後用一個圓頂盾罩住它，以保護它免受風和溫度變化的影響。它仍將探測著陸器的運動，儘管它是通過火星表面的通道。目前它正在記錄振動數據，科學家們稍後將能夠利用這些數據來抵消探測器表面的噪音，使他們能夠更好地探測實際的火星地震。當地震在地球上發生時，它們在地球內部反彈的振動使其「響」起來，類似於鈴聲產生聲音的方式。洞察號將觀察震動或火星地震是否對火星產生類似影響。SEIS將探測到這些振動，這些振動將告訴我們這顆紅色行星的深層內部。科學家們希望這將帶來關於太陽系行星形成的新信息，甚至可能是關於我們自己的行星。

SEIS是法國國家空間練習場(CNES)中心，包括兩套地震儀。一旦從著陸器甲板上部署了SEIS，法國提供的這些將被使用。但SEIS還包括由倫敦帝國理工學院(Imperial College London)與英國牛津大學(Oxford University)的電子產品合作開發的短周期(SP)硅感測器。這些感測器可以在著陸器的甲板上工作，並且能夠在人類聽覺較低的範圍內探測頻率接近50赫茲的振動。倫敦帝國理工學院InSight科學團隊成員、感測器設計師湯姆·派克(Tom Pike)說：洞察號著陸器就像一隻巨大的耳朵。著陸器兩側的太陽能電池板對風的壓力波動做出反應。這就像I洞察號豎起耳朵，聽到火星風拍打它一樣。

NASA)洞察號著陸器上的三個短周期地震儀感測器中的兩個記錄的振動譜圖(隨時間變化的頻譜)。這張光譜圖顯示了洞察號從這顆紅色行星獲得的第一批地震數據的前1000秒，即大約20分鐘。著陸器的振動是由掠過航天器的風引起，尤其是大型太陽能電池板，注釋顯示了之前播放的20秒原始音頻剪輯。圖片：NASA/JPL-Caltech/CNES/UKSA/Imperial College London/Oxford

當我們看到來自太陽能板的著陸器振動方向時，它與我們著陸地點的預期風向相吻合。派克把這種效果比作風中飄揚的旗幟，當旗子吹散風時，它會在空氣壓力中產生振動，人類的耳朵會感知到這種振動。另外APSS記錄了來自火星稀薄空氣的壓力變化。來自紐約伊薩卡康奈爾大學(Cornell University)的唐?班菲爾德?InSight (Don Banfield InSight)是APSS的科學負責說：聲音的本質就是氣壓的變化，當你和房間對面的人說話時你就會聽到這種聲音。與短周期感測器記錄的振動不同，來自APSS的聲音約為10赫茲，低於人類的聽覺範圍。原始音頻樣本從地震儀釋放沒有改變。

第二個版本提高了兩個八度，使人的耳朵更容易識別——尤其是通過筆記本電腦或移動音箱聽到的時候。來自APSS的第二個音頻樣本被加速了100倍，這使它的頻率上升。來自火星的更清晰的聲音還沒有到來。再過幾年，美國國家航空航天局(NASA)的火星2020號探測器(Mars 2020 rover)計劃搭載兩個麥克風著陸。第一個由噴氣推進實驗室提供，專門用來記錄火星登陸的聲音，這是第一次。第二個是超級凸輪的一部分，當儀器的激光轟擊不同的材料時，它將能夠探測到激光的聲音。這將有助於根據聲音頻率的變化來識別這些材料。

博科園-科學科普｜信息內容來自：美國國家航空航天局（NASA）

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