In situ recording of Mars soundscape - INSU - Institut national des sciences de l'Univers
Article Dans Une Revue Nature Année : 2022

In situ recording of Mars soundscape

S. Maurice (1) , B. Chide (2) , N. Murdoch (3) , R. Lorenz (4) , D. Mimoun (3) , R. C. Wiens (2, 5) , A. Stott (3) , X. Jacob (6) , T. Bertrand (7) , Franck Montmessin (8) , N. Lanza (2) , C. Alvarez-Llamas (9) , S. Angel (10) , M. Aung (11) , J. Balaram (11) , O. Beyssac (12) , A. Cousin (1) , G. Delory (13) , O. Forni (1) , T. Fouchet (7) , O. Gasnault (1) , H. Grip (11) , M. Hecht (14) , J. Hoffman (15) , J. Laserna (9) , Jérémie Lasue (1) , J. Maki (11) , J. Mcclean (14) , P.-Y. Meslin (1) , S. Le Mouélic (16) , A. Munguira (17) , C. E. Newman (18) , J. A. Rodríguez Manfredi (19) , J. Moros (9) , A. Ollila (2) , P. Pilleri (1) , S. Schröder (20) , M. de La Torre Juárez (11) , T. Tzanetos (11) , K. M. Stack (11) , K. Farley (11) , K. Williford (11, 21) , T. Acosta-Maeda (22) , R. B. Anderson (23) , D. M. Applin (24) , G. Arana (25) , M. Bassas-Portus (3) , R. Beal (2) , P. Beck (26) , K. Benzerara (12) , S. Bernard (12) , P. Bernardi (7) , T. Bosak (27, 26) , B. Bousquet (28) , A. Brown (29) , A. Cadu (3) , P. Caïs (30) , K. Castro (25) , E. Clavé (28) , S. Clegg (2) , E. Cloutis (24) , S. Connell (24) , A. Debus (31) , E. Dehouck (32) , D. Delapp (2) , C. Donny (31) , A. Dorresoundiram (7) , G. Dromart (32) , B. Dubois (33, 34) , C. Fabre (35) , A. Fau (1) , W. Fischer (36, 35) , R. Francis (11) , J. Frydenvang (37) , T. Gabriel (23) , E. Gibbons (38) , I. Gontijo (11) , J. R. Johnson (4) , H. Kalucha (36, 35) , E. Kelly (22) , Elise Wright Knutsen (8) , Gaetan Lacombe (8) , C. Legett (2) , R. Leveille (38) , E. Lewin (26) , G. Lopez-Reyes (39) , E. Lorigny (31) , J. M. Madariaga (25) , M. Madsen (40) , S. Madsen (11) , L. Mandon (7) , N. Mangold (16) , M. Mann (31) , J.-A. Manrique (1, 39) , J. Martinez-Frias (41) , L. E. Mayhew (42) , T. Mcconnochie (43) , S. M. Mclennan (44) , N. Melikechi (45) , F. Meunier (31) , G. Montagnac (32) , V. Mousset (31) , T. Nelson (2) , R. Newell (2) , Y. Parot (1) , C. Pilorget (46, 47) , P. Pinet (1) , G. Pont (31) , F. Poulet (46) , C. Quantin-Nataf (32) , B. Quertier (30) , W. Rapin (1) , A. Reyes-Newell (2) , S. Robinson (2) , L. Rochas (31) , C. Royer (7) , F. Rull (39) , V. Sautter (12) , S. Sharma (22) , V. Shridar (11) , A. Sournac (3) , M. Toplis (1) , I. Torre-Fdez (25) , N. Turenne (24) , A. Udry (48) , M. Veneranda (39) , D. Venhaus (2) , D. Vogt (20) , P. Willis (11)
1 IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
2 LANL - Los Alamos National Laboratory
3 ISAE-SUPAERO - Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
4 APL - Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory [Laurel, MD]
5 EAPS - Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences [West Lafayette]
6 IMFT - Institut de mécanique des fluides de Toulouse
7 LESIA - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
8 PLANETO - LATMOS
9 Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga]
10 Department of Chemistry and Biochemistry [Columbia, South Carolina]
11 JPL - Jet Propulsion Laboratory
12 IMPMC - Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
13 Heliospace Corporation
14 MIT Haystack Observatory
15 Department of Aeronautics and Astronautics [Cambridge]
16 LPG - Laboratoire de Planétologie et Géosciences [UMR_C 6112]
17 Escuela de Ingeniería de Bilbao
18 Aeolis Corporation
19 CAB - Centro de Astrobiologia [Madrid]
20 IOSS - DLR Institute of Optical Sensor Systems
21 BMSIS - Blue Marble Space Institute of Science
22 UHM - University of Hawai‘i [Mānoa]
23 USGS - US Geological Survey [Flagstaff]
24 University of Winnipeg
25 UPV / EHU - Universidad del País Vasco [Espainia] / Euskal Herriko Unibertsitatea [España] = University of the Basque Country [Spain] = Université du pays basque [Espagne]
26 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
27 EAPS - Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences [MIT, Cambridge]
28 CELIA - Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications
29 Plancius Research LLC
30 LAB - Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac]
31 CNES - Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
32 LGL-TPE - Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
33 OMP - Observatoire Midi-Pyrénées
34 Université de Lyon
35 GeoRessources
36 CALTECH - California Institute of Technology
37 UCPH - University of Copenhagen = Københavns Universitet
38 McGill University = Université McGill [Montréal, Canada]
39 UVa - Universidad de Valladolid [Valladolid]
40 ITU - IT University of Copenhagen
41 CSIC - Consejo Superior de Investigaciones Cientificas [España] = Spanish National Research Council [Spain]
42 Department of Geological Sciences [Boulder]
43 University of Maryland [College Park]
44 SBU - Stony Brook University [SUNY]
45 Department of Physics and Applied Physics [Lowell]
46 IAS - Institut d'astrophysique spatiale
47 IUF - Institut universitaire de France
48 WGU Nevada - University of Nevada [Las Vegas]
S. Maurice
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Institut de recherche en astrophysique et planétologie
B. Chide
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Los Alamos National Laboratory
N. Murdoch
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
R. Lorenz
Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory [Laurel, MD]
D. Mimoun
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
R. C. Wiens
Los Alamos National Laboratory
Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences [West Lafayette]
A. Stott
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
X. Jacob
Institut de mécanique des fluides de Toulouse
CV
T. Bertrand
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
Franck Montmessin
PLANETO - LATMOS
N. Lanza
Los Alamos National Laboratory
C. Alvarez-Llamas
Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga]
CV
S. Angel
  • Fonction : Auteur
Department of Chemistry and Biochemistry [Columbia, South Carolina]
M. Aung
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory
J. Balaram
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory
O. Beyssac
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
A. Cousin
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
G. Delory
  • Fonction : Auteur
Heliospace Corporation
O. Forni
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
T. Fouchet
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
O. Gasnault
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
H. Grip
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Jet Propulsion Laboratory
M. Hecht
MIT Haystack Observatory
J. Hoffman
  • Fonction : Auteur
Department of Aeronautics and Astronautics [Cambridge]
J. Laserna
  • Fonction : Auteur
Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga]
Jérémie Lasue
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
J. Maki
Jet Propulsion Laboratory
J. Mcclean
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MIT Haystack Observatory
P.-Y. Meslin
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
S. Le Mouélic
Laboratoire de Planétologie et Géosciences [UMR_C 6112]
A. Munguira
Escuela de Ingeniería de Bilbao
C. E. Newman
Aeolis Corporation
J. A. Rodríguez Manfredi
Centro de Astrobiologia [Madrid]
J. Moros
  • Fonction : Auteur
Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga]
A. Ollila
  • Fonction : Auteur
Los Alamos National Laboratory
P. Pilleri
  • Fonction : Auteur
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
S. Schröder
DLR Institute of Optical Sensor Systems
M. de La Torre Juárez
Jet Propulsion Laboratory
T. Tzanetos
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory
K. M. Stack
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory
K. Farley
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Jet Propulsion Laboratory
K. Williford
Jet Propulsion Laboratory
Blue Marble Space Institute of Science
T. Acosta-Maeda
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University of Hawai‘i [Mānoa]
R. B. Anderson
  • Fonction : Auteur
US Geological Survey [Flagstaff]
D. M. Applin
  • Fonction : Auteur
University of Winnipeg
G. Arana
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Universidad del País Vasco [Espainia] / Euskal Herriko Unibertsitatea [España] = University of the Basque Country [Spain] = Université du pays basque [Espagne]
M. Bassas-Portus
  • Fonction : Auteur
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
R. Beal
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Los Alamos National Laboratory
P. Beck
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
K. Benzerara
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
S. Bernard
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
P. Bernardi
  • Fonction : Auteur
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
T. Bosak
  • Fonction : Auteur
Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences [MIT, Cambridge]
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
B. Bousquet
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Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications
A. Brown
Plancius Research LLC
A. Cadu
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Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
P. Caïs
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Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac]
K. Castro
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Universidad del País Vasco [Espainia] / Euskal Herriko Unibertsitatea [España] = University of the Basque Country [Spain] = Université du pays basque [Espagne]
E. Clavé
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Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications
S. Clegg
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Los Alamos National Laboratory
E. Cloutis
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University of Winnipeg
S. Connell
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University of Winnipeg
A. Debus
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Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
E. Dehouck
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Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
D. Delapp
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Los Alamos National Laboratory
C. Donny
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Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
A. Dorresoundiram
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Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
G. Dromart
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
B. Dubois
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Observatoire Midi-Pyrénées
Université de Lyon
C. Fabre
GeoRessources
CV
A. Fau
  • Fonction : Auteur
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
W. Fischer
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California Institute of Technology
GeoRessources
R. Francis
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Jet Propulsion Laboratory
J. Frydenvang
University of Copenhagen = Københavns Universitet
T. Gabriel
  • Fonction : Auteur
US Geological Survey [Flagstaff]
E. Gibbons
  • Fonction : Auteur
McGill University = Université McGill [Montréal, Canada]
I. Gontijo
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory
J. R. Johnson
  • Fonction : Auteur
Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory [Laurel, MD]
H. Kalucha
  • Fonction : Auteur
California Institute of Technology
GeoRessources
E. Kelly
  • Fonction : Auteur
University of Hawai‘i [Mānoa]
Elise Wright Knutsen
PLANETO - LATMOS
Gaetan Lacombe
PLANETO - LATMOS
C. Legett
  • Fonction : Auteur
Los Alamos National Laboratory
R. Leveille
  • Fonction : Auteur
McGill University = Université McGill [Montréal, Canada]
E. Lewin
  • Fonction : Auteur
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
G. Lopez-Reyes
  • Fonction : Auteur
Universidad de Valladolid [Valladolid]
E. Lorigny
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
J. M. Madariaga
  • Fonction : Auteur
Universidad del País Vasco [Espainia] / Euskal Herriko Unibertsitatea [España] = University of the Basque Country [Spain] = Université du pays basque [Espagne]
M. Madsen
  • Fonction : Auteur
IT University of Copenhagen
S. Madsen
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory
L. Mandon
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
N. Mangold
Laboratoire de Planétologie et Géosciences [UMR_C 6112]
M. Mann
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
J.-A. Manrique
  • Fonction : Auteur
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
Universidad de Valladolid [Valladolid]
J. Martinez-Frias
  • Fonction : Auteur
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas [España] = Spanish National Research Council [Spain]
L. E. Mayhew
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Department of Geological Sciences [Boulder]
T. Mcconnochie
  • Fonction : Auteur
University of Maryland [College Park]
S. M. Mclennan
  • Fonction : Auteur
Stony Brook University [SUNY]
N. Melikechi
  • Fonction : Auteur
Department of Physics and Applied Physics [Lowell]
F. Meunier
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
G. Montagnac
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
V. Mousset
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
T. Nelson
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Los Alamos National Laboratory
R. Newell
  • Fonction : Auteur
Los Alamos National Laboratory
Y. Parot
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Institut de recherche en astrophysique et planétologie
C. Pilorget
Institut d'astrophysique spatiale
Institut universitaire de France
P. Pinet
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
G. Pont
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
F. Poulet
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Institut d'astrophysique spatiale
C. Quantin-Nataf
Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement
B. Quertier
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Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac]
W. Rapin
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
A. Reyes-Newell
  • Fonction : Auteur
Los Alamos National Laboratory
S. Robinson
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Los Alamos National Laboratory
L. Rochas
  • Fonction : Auteur
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
C. Royer
  • Fonction : Auteur
Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
F. Rull
  • Fonction : Auteur
Universidad de Valladolid [Valladolid]
V. Sautter
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
S. Sharma
  • Fonction : Auteur
University of Hawai‘i [Mānoa]
V. Shridar
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory
A. Sournac
  • Fonction : Auteur
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
M. Toplis
  • Fonction : Auteur
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
I. Torre-Fdez
  • Fonction : Auteur
Universidad del País Vasco [Espainia] / Euskal Herriko Unibertsitatea [España] = University of the Basque Country [Spain] = Université du pays basque [Espagne]
N. Turenne
  • Fonction : Auteur
University of Winnipeg
A. Udry
  • Fonction : Auteur
University of Nevada [Las Vegas]
M. Veneranda
  • Fonction : Auteur
Universidad de Valladolid [Valladolid]
D. Venhaus
  • Fonction : Auteur
Los Alamos National Laboratory
D. Vogt
  • Fonction : Auteur
DLR Institute of Optical Sensor Systems
P. Willis
  • Fonction : Auteur
Jet Propulsion Laboratory

Résumé

Before the Perseverance rover landing, the acoustic environment of Mars was unknown. Models predicted that: (1) atmospheric turbulence changes at centimetre scales or smaller at the point where molecular viscosity converts kinetic energy into heat1, (2) the speed of sound varies at the surface with frequency2,3 and (3) high-frequency waves are strongly attenuated with distance in CO2 (refs. 2,3,4). However, theoretical models were uncertain because of a lack of experimental data at low pressure and the difficulty to characterize turbulence or attenuation in a closed environment. Here, using Perseverance microphone recordings, we present the first characterization of the acoustic environment on Mars and pressure fluctuations in the audible range and beyond, from 20 Hz to 50 kHz. We find that atmospheric sounds extend measurements of pressure variations down to 1,000 times smaller scales than ever observed before, showing a dissipative regime extending over five orders of magnitude in energy. Using point sources of sound (Ingenuity rotorcraft, laser-induced sparks), we highlight two distinct values for the speed of sound that are about 10 m s−1 apart below and above 240 Hz, a unique characteristic of low-pressure CO2-dominated atmosphere. We also provide the acoustic attenuation with distance above 2 kHz, allowing us to explain the large contribution of the CO2 vibrational relaxation in the audible range. These results establish a ground truth for the modelling of acoustic processes, which is critical for studies in atmospheres such as those of Mars and Venus.

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Soumis le : samedi 25 juin 2022-17:42:30

Dernière modification le : dimanche 15 décembre 2024-19:06:31

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Citer

S. Maurice, B. Chide, N. Murdoch, R. Lorenz, D. Mimoun, et al.. In situ recording of Mars soundscape. Nature, 2022, 605, pp.653-658. ⟨10.1038/s41586-022-04679-0⟩. ⟨insu-03631328v2⟩

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