Comment le son se propage sur Mars et pourquoi l’acoustique de la planète rouge est si particulière
La physique des ondes : lumière constante et son capricieux
Sur la Terre comme dans le reste de l’Univers, certaines lois physiques semblent immuables. La vitesse de la lumière dans le vide constitue l’un des repères les plus fiables du cosmos, filant à exactement 299 792 458 mètres par seconde. Même lorsqu’elle traverse une atmosphère et ralentit très légèrement en interagissant avec les molécules d’air, sa vitesse reste pratiquement identique, que l’on se trouve sur notre planète ou sur la planète rouge.
Il en va différemment pour le son, comme le souligne une analyse de la propagation acoustique à travers le Système solaire publiée par IFLScience. Le son est une vibration qui se propage sous forme d’onde acoustique à travers un milieu donné, qu’il soit liquide, solide ou gazeux. Sa vitesse dépend donc étroitement des caractéristiques physiques du milieu qu’il traverse.
À titre de comparaison, sur Terre, le son se déplace à environ 1 500 mètres par seconde dans l’eau et aux alentours de 340 mètres par seconde dans l’air. Dans les milieux solides, ces ondes peuvent voyager nettement plus vite, bien que cette vitesse maximale du son dépend du type de solide étudié.
Une expérience inédite menée par le rover Perseverance
Pendant longtemps, la compréhension de l’acoustique martienne s’est appuyée sur des modèles théoriques. Aujourd’hui, les chercheurs disposent d’enregistrements directs transmis par les différents véhicules déployés sur place, ayant notamment capturé le sifflement de tourbillons de poussière balayant le régolithe martien.
En 2022, une équipe internationale de scientifiques a entrepris d’analyser méthodiquement la propagation acoustique sur Mars grâce au rover Perseverance de la NASA. Cette étude a permis de mesurer pour la toute première fois la vitesse du son sur une autre planète que la Terre, révélant un comportement acoustique particulièrement atypique comme le rapporte IFLScience.
Pour réaliser ces mesures dans le cratère Jezero, les scientifiques ont utilisé une méthode directe. Ils ont tiré au laser sur des roches situées à des distances connues, puis ont mesuré le temps mis par l’onde de choc pour atteindre les microphones du rover. L’expérience a permis d’établir une vitesse moyenne du son de 240 mètres par seconde, soit environ 864 kilomètres par heure.
Des variations diurnes marquées par la température
Les relevés effectués sur Mars ont également mis en évidence une fluctuation de la vitesse du son d’environ 10 % entre le jour et la nuit. Ce phénomène s’explique par les forts écarts de température observés à la surface de la planète, une propriété également constatée sur Terre dans des conditions climatiques extrêmes.
Comme l’illustre un cas survenu au Canada où des habitants pouvaient s’entendre parler à des kilomètres de distance lors d’une journée particulièrement froide, la température de l’air influence grandement la portée et la vitesse des ondes sonores.
Si des formes de vie évoluées vivaient sur Mars, ces variations quotidiennes représenteraient une contrainte acoustique majeure. Tout événement sonore nocturne mettrait beaucoup plus de temps à parvenir à destination qu’en pleine journée, modifiant profondément la perception auditive.
Un phénomène unique : deux vitesses de son dans le spectre audible
L’aspect le plus déconcertant de l’acoustique martienne réside dans le fait que la vitesse du son varie au sein même du spectre audible par l’oreille humaine, situé entre 20 Hz et 20 kHz. C’est une caractéristique propre à l’atmosphère martienne, composée majoritairement de dioxyde de carbone à faible pression, comme le confirme une étude explorant la vitesse du son sur la planète rouge.
Selon les explications fournies dans l’étude présentée lors de la 53e conférence sur la science lunaire et planétaire : « En raison des propriétés uniques des molécules de dioxyde de carbone à basse pression, Mars est la seule atmosphère de planète tellurique du Système solaire à connaître un changement de la vitesse du son en plein milieu de la bande de fréquence audible (20 Hz – 20 kHz). »
Les chercheurs précisent que « pour une onde acoustique ayant une fréquence supérieure à environ 240 Hz [juste en dessous du do central sur un piano], les modes de vibration du CO2 activés par les collisions n’ont pas le temps de relaxer leur énergie. » Il s’avère que, sur Mars, les fréquences supérieures à 240 Hz voyagent plus de 10 mètres par seconde plus vite que les basses fréquences. Les sons aigus se déplacent à 250 mètres par seconde contre 240 mètres par seconde pour les sons graves, ce qui signifie que les sons aigus parviennent à l’auditeur avant les basses.
Une attenuation extrême du son et un environnement hostile
En plus de ce décalage temporel entre aigus et graves, la propagation du son sur Mars se heurte à une baisse d’intensité extrêmement rapide. Alors que sur Terre un son peut facilement se propager sur de longues distances, l’atmosphère martienne absorbe très vite l’énergie acoustique.
Un communiqué officiel rédigé par les équipes du Jet Propulsion Laboratory de la NASA explique cette différence : « Sur Terre, le son peut faiblir après environ 65 mètres (213 pieds) ; sur Mars, il s’atténue dès 8 mètres (26 pieds), les sons aigus étant complètement perdus à cette distance. »
Cette combinaison de facteurs rendrait tout concert ou rassemblement musical totalement impraticable sur la planète rouge, sans même mentionner les foules capables de déclencher des capteurs sismiques lors de concerts géants enregistrés sur Terre. Entre un froid glacial, une atmosphère ténue et une déformation acoustique majeure, la musique sur Mars relève résolument de l’impossible.
Selon la source : iflscience.com
Comment le son se propage sur Mars et pourquoi l’acoustique de la planète rouge est si particulière
