Istraživanje koje su provela dva fizičara iz Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) u SAD-u otkriva da satovi na Marsu kucaju 477 milionitih dijelova sekunde (ili 477 mikrosekundi) brže dnevno, u prosjeku, u poređenju sa satovima na Zemlji.
Iako mala, ta razlika mogla bi biti ključna u situacijama gdje vrijeme na Zemlji, Mjesecu i Marsu treba biti usklađeno s preciznošću u djeliću sekunde.
Einsteinova opća teorija relativnosti pokazuje da na vrijeme utječe masa, što rezultira onim što je poznato kao gravitacijska dilatacija vremena. Za vanjskog posmatrača, satovi pogođeni relativno jakim gravitacijskim poljem kucat će sporije od sata na njihovom vlastitom zglobu.
Isto tako, trajanje svake sekunde unutar slabijeg gravitacijskog polja je kraće od sekundi koje broje posmatrači izloženi većoj gravitaciji.
Kao primjer, atomski satovi na GPS satelitima rade brže u poređenju sa satovima na površini Zemlje, jer vrlo mala promjena gravitacije u srednjoj Zemljinoj orbiti, u kombinaciji s utjecajem njihovog ubrzanja na dilataciju vremena, stvara neto razliku od 38 mikrosekundi dnevno, piše Science Alert.
Sada su naučnici NIST-a, Neil Ashby i Bijunath Patla, osmislili precizan sistem mjerenja vremena za Mars.
Fizičari su prethodno osmislili standard mjerenja vremena za Mjesec, analogan Koordiniranom univerzalnom vremenu (UTC) na Zemlji, koje je globalni standard za mjerenje vremena. Korišten od strane astronoma i Mreže dubokog svemira (DSN), UTC je tačan unutar približno 100 pikosekundi dnevno, pri čemu je pikosekunda bilioniti dio sekunde.
Na površini Mjeseca vrijeme teče 56 mikrosekundi brže nego na Zemlji, na osnovu glavnih faktora poput njegove vlastite mase, kao i gravitacijskog međudjelovanja između Sunca, Zemlje i Mjeseca.
Ali mjerenje vremena za Mars je složenije nego za Mjesec, objašnjava Patla: “Problem tri tijela je izuzetno komplikovan. Sada imamo posla sa četiri: Suncem, Zemljom, Mjesecom i Marsom.”
Površinska gravitacija Marsa mnogo je slabija od Zemljine površinske gravitacije jer Mars ima oko jedne desetine mase Zemlje. Koristeći podatke prikupljene misijama na Marsu, Ashby i Patla procjenjuju da je Marsova površinska gravitacija pet puta slabija od Zemljine.
Osim toga, Mars se nalazi na oko 1,5 astronomskih jedinica (AJ) od Sunca, u poređenju sa 1 AJ za udaljenost Zemlja-Sunce. Budući da gravitacijsko privlačenje opada s udaljenošću putem zakona obrnutog kvadrata, Mars je podložan slabijem gravitacijskom potencijalu od Sunca.
Ovo je dodatno komplikovano činjenicom da Mars ima mnogo ekscentričniju orbitu od Zemljine, što ga prisiljava da doživljava veće fluktuacije u gravitacijskom potencijalu.
Dakle, dok Marsovi satovi rade prosječno 477 mikrosekundi brže od Zemljinih, ova razlika se smanjuje ili povećava za 266 mikrosekundi dnevno tokom Marsove godine.
Ta Marsova godina je također mnogo duža od zemaljske godine, jer Marsu treba 687 dana da obiđe Sunce. Njegov dan je također duži, jer Crvenoj planeti treba dodatnih 40 minuta da završi punu rotaciju oko svoje ose, u poređenju sa Zemljom.
Postizanje ovih preciznih, skalabilnih vremenskih okvira je imperativ za buduće operacije na Marsu, uključujući sudbonosno i historijsko ljudsko slijetanje.
“Možda će proći decenije prije nego što površina Marsa bude prekrivena tragovima lutajućih rovera, ali sada je korisno proučiti probleme uključene u uspostavljanje navigacijskih sistema na drugim planetama i mjesecima”, kaže Ashby.
U međuvremenu, mjerenje vremena izvan Zemlje bit će ključno za podršku komunikacijama, pozicioniranju i navigaciji za lunarne misije koje planiraju i komercijalni subjekti i nacionalni svemirski programi.
Izgradnja skalabilne infrastrukture za mjerenje vremena izvan okruženja Zemlja-Mjesec i stvaranje okvira za “autonomnu međuplanetarnu sinhronizaciju vremena” stoga je suštinski cilj, pa ovo istraživanje predstavlja vitalan korak za istraživanje svemira.
Patla ističe važnost ovih otkrića: “Vrijeme je taman za Mjesec i Mars. Ovo je najbliže što smo bili ostvarenju vizije naučne fantastike o širenju širom Sunčevog sistema.”
Ovo istraživanje objavljeno je u časopisu The Astronomical Journal.
