Met Marsrover Perseverance hebben we voor het eerst ook ‘oren’ op Mars. Maar de kans dat die ‘oren’ een stofduivel horen, is klein. En toch is het gelukt!

Dat schrijven onderzoekers in het blad Nature Astronomy. In het blad presenteren ze op Mars gemaakte opnames waarop een voorbijrazende stofduivel te horen is (luister hieronder mee!).

De opnames zijn gemaakt door Perseverance; de in 2020 gelanceerde Marsrover die – in tegenstelling tot zijn voorgangers – niet alleen uitgerust is met een camera, maar ook met een microfoon. Het betekent dat deze rover ons dus ook meer inzicht kan geven in wat er op Mars allemaal te horen is. Eerder hoorde de rover bijvoorbeeld al zijn eigen wielen over Marsregoliet knarsen, het zoemen van Marshelikopter Ingenuity en heuse Martiaanse windstoten. Maar daar blijft het dus niet bij. Want nu heeft Perseverance ook een stofduivel – een met stof gevulde wervelwind die over het Martiaanse oppervlak danst – gehoord.

Klein kansje
En dat is best bijzonder, zo legt onderzoeker Naomi Murdoch aan Scientias.nl uit. “We schatten dat we ongeveer een kans van 1 op 200 hadden dat we een stofduivel met behulp van de microfoon zouden waarnemen. Elk van de opnames duurt namelijk slechts 167 seconden en er worden gemiddeld slechts acht opnames per maand gemaakt, dus je moet echt geluk hebben wil je er eentje waarnemen.”

En het geluk was dus aan de zijde van de wetenschappers. “In de opname horen we op twee momenten wind,” vertelt Murdoch. Dat zijn in feite de wanden van de voorbij stormende wervelwind die je hoort. “Daartussen is het stil, wat erop wijst dat we ons op dat moment in het oog van de stofduivel bevinden. Daardoor wisten we overigens ook dat de stofduivel recht over de rover reisde. Daarnaast kun je ook een geluid met een hogere frequentie horen. Een soort geknetter of gesis. Dat zijn stofdeeltjes die de rover raken. Het geluid van die ‘inslagen’ stelde ons in staat om te tellen hoeveel stofdeeltjes in de stofduivel zaten; iets wat we nog nooit op Mars hebben kunnen meten.”

Omvang van de stofduivel
In combinatie met data afkomstig van sensoren op Perseverance hebben de onderzoekers ook vrij nauwkeurig vast kunnen stellen hoe groot de stofduivel was. “Er zitten stofsensoren op de rover die naar boven kijken,” legt Murdoch uit. “Toen de stofduivel over de rover reisde, veranderde de hoeveelheid zonlicht die één van deze sensoren opving. Afgaand op de duur van die verandering en de ons bekende snelheid van de stofduivel konden we vervolgens een inschatting maken van de hoogte van de wervelwind.”

Perseverance zag eerder al stofduivels over Mars dansen. Afbeelding: NASA / JPL-Caltech / SSI.

“Voor de breedte van de stofduivel konden we eerst op basis van de geluidsdata al een inschatting maken.” De onderzoekers hoefden daarvoor alleen maar na te gaan hoeveel tijd er verstreek tussen het moment waarop Perseverance de wervelwind voor het eerst hoorde en het moment waarop deze de wervelwind voor het laatst hoorde. “We weten de tijd die tussen die twee momenten verstreek en de snelheid waarmee de stofduivel reisde en konden zo de breedte inschatten. We hebben die inschatting vervolgens aangescherpt door ook te kijken naar aanvullende data van weersensoren en gebruik te maken van modellen.” Al met al schatten Murdoch en collega’s dat de wervelwind zo’n 118 meter hoog en 25 meter breed was. “En daarmee was het qua omvang een vrij gemiddelde Martiaanse stofduivel.”

Verrast
Hoewel de onderzoekers dus stiekem wel hoopten ooit een stofduivel in de opnames van Perseverance terug te horen, zijn ze toch aangenaam verrast door de opnames van het allereerste exemplaar. En dat heeft voornamelijk te maken met het feit dat in de opnames te horen is hoe de stofdeeltjes die de stofduivel meevoert, Perseverance geselen. “Dit was een geheel nieuwe meting voor ons (…) tot op heden is geen enkel ander instrument in staat geweest om te kwantificeren hoeveel zanddeeltjes er door de wind worden opgetild.”

Stofcyclus doorgronden
Die verplaatsing van Marszand door toedoen van de wind is overigens sowieso een heel interessant en nog ietwat mysterieus verschijnsel. “De stofcyclus op Mars speelt een heel belangrijke rol in het Marsklimaat, maar wetenschappers kunnen stofstormen nog altijd niet goed voorspellen. Eén van de redenen daarvoor is dat we niet goed begrijpen hoe stof van het oppervlak van Mars wordt getild.” De nieuwe opnames kunnen helpen om daar verandering in te brengen. “De opnames en daarmee samenhangende analyses laten zien dat we geluidsdata kunnen gebruiken om inslagen van zanddeeltjes te meten en tegelijkertijd ook de windomstandigheden vast te stellen. Het betekent dat we met de microfoon het proces waarbij stof wordt opgetild direct kunnen observeren en ook de omstandigheden waaronder dat gebeurt kunnen karakteriseren. En zo kunnen we ons begrip van dat proces vergroten.”

Belang van het onderzoek
Meer inzicht in het ontstaan van stofstormen en het accuraat voorspellen daarvan is met name ook belangrijk voor onze robotische verkenners op Mars, zoals Perseverance. “Als er te veel stof wordt opgezwiept, kunnen de stofdeeltjes schade aanrichten aan de hardware,” legt Murdoch uit. “De windsensoren op Perseverance zijn zo bijvoorbeeld al beschadigd geraakt.” En als het echt tegenzit, kan het stof een rover zelfs fataal worden. Dat overkwam bijvoorbeeld Opportunity; in 2018 stopte de rover met communiceren nadat een heftige stofstorm de atmosfeer rijkelijk met stof vulde en de met zonnepanelen uitgeruste Opportunity niet langer in staat was om voldoende energie op te wekken. Treurig, maar geen schande; de rover was al zo’n 60 keer langer meegegaan dan eigenlijk de bedoeling was. Bovendien blijft het natuurlijk ‘slechts’ een robot. Een stuk penibeler kan het in de toekomst worden als ook mensen naar Mars vertrekken en daar onverhoopt door een stofstorm overvallen worden. Ook met het oog op dergelijke toekomstplannen is het zaak dat we het weer op het stoffige Mars beter gaan doorgronden. En Perseverance levert daar dus op geheel eigen wijze een bijdrage aan; door zijn oor te luister te leggen.

In de toekomst hopen de onderzoekers zo nog meer stofduivels waar te nemen en verschillende stofduivels met elkaar te kunnen vergelijken. Doordat Perseverance voortdurend rondrijdt, is de hoop bovendien dat er ook op heel uiteenlopende plekken stofduivels worden waargenomen, zodat meer inzicht kan worden verkregen in de wijze waarop zij in uiteenlopende landschappen het levenslicht zien.