Physiker haben den Zeitunterschied zwischen Erde und Mars genau quantifiziert und dabei herausgefunden, dass die Zeit auf dem Roten Planeten pro Tag etwa 477 Mikrosekunden schneller vergeht als auf unserem Planeten. Die im The Astronomical Journal veröffentlichten Ergebnisse sind nicht nur akademisch; Sie sind von entscheidender Bedeutung für die zukünftige Raumfahrt, Kommunikation und ein tieferes Verständnis des Universums selbst.
Relativität in Aktion
Einsteins Relativitätstheorie sagt voraus, dass die Zeit nicht absolut, sondern relativ zur Schwerkraft und Geschwindigkeit ist. Auf der Erde ist dieser Effekt subtil, aber messbar: Uhren in höheren Lagen (wie auf dem Gipfel des Mount Everest) ticken etwas schneller als diejenigen auf Meereshöhe. Dies liegt daran, dass die schwächere Schwerkraft es der Zeit ermöglicht, sich freier zu bewegen.
Im Weltraum ist der Effekt noch deutlicher. GPS-Satelliten, die über 12.500 Meilen über der Erde kreisen, müssen eine Zeitdilatation von 45,7 Mikrosekunden berücksichtigen, um genau zu funktionieren. Andernfalls würde die moderne Telekommunikation lahmgelegt.
Das Vier-Körper-Problem auf dem Mars
Die Berechnung der Zeit auf dem Mars ist komplexer als nur die Berücksichtigung der schwächeren Schwerkraft. Die 687-tägige Umlaufbahn des Planeten um die Sonne sowie die Gravitationseinflüsse der Erde, des Mondes und der Sonne selbst erzeugen das, was Physiker ein „Vierkörperproblem“ nennen. Dies ist weitaus anspruchsvoller als das Dreikörperproblem (Erde, Mond, Sonne), dessen Modellierung bereits schwierig genug ist.
Laut NIST-Physiker Bijunath Patla ist „das schwere Heben anspruchsvoller, als ich zunächst dachte.“ Patla und sein Kollege Neil Ashby verwendeten präzise Berechnungen unter Berücksichtigung der Marsoberflächenbedingungen (ähnlich dem Meeresspiegel der Erde) und kosmischen Einflüssen, um den Unterschied von 477 Mikrosekunden zu ermitteln.
Warum das über die Raumfahrt hinaus wichtig ist
Während die Diskrepanz winzig ist – weniger als ein Wimpernschlag – ist der kumulative Effekt erheblich. Beispielsweise erfordern 5G-Netzwerke eine Zeitgenauigkeit von bis zu einer Zehntel Mikrosekunde. Die zukünftige Kommunikation im Weltraum wird auf präzise Zeitsynchronisation angewiesen sein, um Verzögerungen zu vermeiden. Derzeit dauert die Kommunikation mit Rovern wie Curiosity auf dem Mars über 24 Minuten; Eine bessere Zeitmessung könnte diese Verzögerung drastisch reduzieren.
„Wenn Sie eine Synchronisierung erhalten, wird es fast wie eine Echtzeitkommunikation ohne Informationsverlust sein. Sie müssen nicht abwarten, was passiert“, erklärte Patla.
Bei diesen Berechnungen geht es nicht nur um den Mars. NIST hat letztes Jahr einen Plan zur Mondzeitmessung veröffentlicht, und die neuen Marsdaten können dieses System verbessern. Letztendlich ist diese Arbeit ein Schritt zur Verwirklichung der Science-Fiction-Vision einer umfassenden Weltraumforschung. Die grundlegende Natur der Zeit selbst wird neu definiert, während wir uns auf die Expansion im gesamten Sonnensystem vorbereiten.
