Eigentlich soll der fahrbare Roboter Perseverance auf dem Mars zahlreiche Bodenproben sammeln. Bestenfalls gar Hinweise auf Lebewesen finden. Das aber gestaltet sich seit der Landung im Jahr 2021 gelinde gesagt schwierig, die Bohrungen laufen bisher nicht optimal. Was dem Rover dafür wie geplant gelang: die Klangkulisse aufzeichnen – eine Mission, die bis dahin kein Marsroboter erfüllt hat.

Perseverance fing die Geräusche von Luftturbulenzen ein, der Funken beim Zertrümmern von Gestein mit dem Roverlaser sowie diverse weitere Laute der Gerätschaften. Was in Aufnahmen bereits für alle Interessierten im Internet zu hören war, hat ein Team aufgearbeitet und detailliert im Magazin »Nature« veröffentlicht. Insgesamt hat man 4 Stunden und 40 Minuten Marsgeräusche analysiert.

Gleich zwei Mikrofone sammelten Töne im hörbaren Bereich und darüber hinaus. Die aufgezeichneten Frequenzen liegen in einem Bereich von 20 Hertz bis 50 Kilohertz, berichtet das Team um den Astrophysiker Sylvestre Maurice. Laut den Forschenden erkennen die Mikrofone von Perseverance beispielsweise Änderungen der Windgeschwindigkeit anhand der variierenden Schallintensität. Druckschwankungen mit Frequenzen von mehr als 20 Hertz habe man gemessen, schreiben die Forscherinnen und Forscher, nie zuvor sei das auf dem Mars beobachtet worden.

Was die Geräusche auf dem Mars von irdischen unterscheidet

Die Atmosphäre auf dem Mars unterscheidet sich von der irdischen in Temperatur, Dichte und Zusammensetzung. Das wirkt sich auf den Schall und damit auf die Geräusche aus, wie in den Playlists der Weltraumagentuer NASA gut zu hören ist. Allerdings sind die Unterschiede kleiner, als mancher vermuten mag. Vor allem drei Dinge sind anders: die Lautstärke, die Geschwindigkeit des Schalls und die Tonqualität.

Für den nötigen Sound hat neben den Laserstrahlen unter anderem Hubschrauber Ingenuity gesorgt. Dadurch wies das Team eine einzigartige Eigenschaft der Marsatmosphäre nach. Dort ändert sich mitten im für Menschen hörbaren Frequenzbereich die Schallgeschwindigkeit. Bei den hochfrequenten, von den Laserpulsen erzeugten Schallwellen maß das Team nach eigenen Angaben Schallgeschwindigkeiten zwischen 246 und 257 Metern pro Sekunde ermittelt. Die Rotorblätter des Helikopters dagegen erzeugen niederfrequente Schallwellen bei Frequenzen von etwa 84 Hertz – und die waren mit lediglich 240 Metern pro Sekunde deutlich langsamer.

Das hätte den eigenwilligen Effekt, dass man von einer Stimme zuerst die hohen Töne hören würde, während die tiefen Frequenzen einen Sekundenbruchteil später eintreffen. Ursache des Effekts ist die Art, wie Kohlendioxidmoleküle die Energie durch die Schallwellen aufnehmen. Bei tiefen Tönen nämlich hat Kohlendioxid Zeit, die aus dem Schall aufgenommene Energie umzuverteilen. Das heißt, es wandelt die Vibrationen im Molekül in andere Arten von Bewegung um, bevor der nächste Wellenberg eintritt – also zum Beispiel Rotation.

Bei Frequenzen über 240 Hertz dagegen folgen die Wellenberge des Schalls zu dicht aufeinander, berichten die Fachleute in einer Zusammenfassung für die Lunar and Planetary Science Conference, die Anfang März 2022 stattfand. Dadurch sind die vom Schall angeregten Molekülschwingungen quasi noch »blockiert« und die Schallwelle verliert weniger Energie an die Gasmoleküle. Dadurch ist das Gas bei diesen Frequenzen buchstäblich »steifer« – und die Schallgeschwindigkeit deswegen rund zehn Meter pro Sekunde höher.

Weil die Atmosphäre etwa 100-mal weniger dicht ist als auf der Erde, hört man außerdem nur eine leisere, gedämpftere Version dessen, was man auf unserem Planeten vernehmen würde. Trotz der auf Dauer nervtötend klirrenden Reifen sollte man also besonders aufmerksam bleiben, damit einem Perseverance nicht überraschend über den Fuß fährt.

Auch braucht Schall auf dem Roten Planeten etwas länger, was sich vor allem über längere Entfernungen bemerkbar machen würde. »Mit einer durchschnittlichen Oberflächentemperatur von etwa minus 63 Grad Celsius hat der Mars eine geringere Schallgeschwindigkeit, zirka 240 Meter pro Sekunde im Vergleich zu etwa 340 Meter pro Sekunde«, erklärt die Weltraumagentur auf ihrer Website.

Zudem wären einige Töne, an die wir auf der Erde gewöhnt sind, wie Vogelgesang, auf dem Mars nahezu unhörbar, heißt es weiter. Der Grund dafür: Die Marsatmosphäre besteht zu 96 Prozent aus Kohlendioxid, was bestimmte Frequenzen blockiert.

»Schall ist eine neue, reichhaltige Informationsquelle«, heißt es im Paper. Die Ergebnisse würden helfen, akustische Prozesse auf verschiedenen Planeten zu modellieren, schreibt das Team. Auch auf der Venus beispielsweise.