Fizycy wskazali różnicę w upływie czasu między Ziemią a Marsem i odkryli, że czas na Czerwonej Planecie płynie około 477 mikrosekund dziennie szybciej niż na naszej. Wyniki te, opublikowane w The Astronomical Journal, są ważne nie tylko dla badań akademickich, ale także kluczowe dla przyszłych podróży kosmicznych, komunikacji i głębszego zrozumienia Wszechświata.
Relatywizm w działaniu
Teoria względności Einsteina przewiduje, że czas nie jest wartością absolutną, ale zależy od grawitacji i prędkości. Na Ziemi efekt ten jest ledwo zauważalny, ale mierzalny: zegary na wyższych wysokościach (np. na szczycie Everestu) tykają nieco szybciej niż na poziomie morza. Dzieje się tak, ponieważ słabsza grawitacja pozwala na swobodniejszy przepływ czasu.
Efekt jest jeszcze bardziej wyraźny w przestrzeni. Satelity GPS krążące na wysokości ponad 20 000 kilometrów nad Ziemią, aby działać dokładnie, muszą uwzględniać dylatację czasu wynoszącą 45,7 mikrosekundy. W przeciwnym razie współczesna telekomunikacja zostanie sparaliżowana.
Problem czterech ciał na Marsie
Obliczanie czasu na Marsie jest bardziej złożone niż zwykłe uwzględnienie słabszej grawitacji. Trwający 687 dni orbita planety wokół Słońca, plus grawitacyjny wpływ Ziemi, Księżyca i samego Słońca, tworzą coś, co fizycy nazywają „problemem czterech ciał”. Jest to znacznie bardziej złożone niż problem trzech ciał (Ziemia, Księżyc, Słońce), który sam w sobie jest trudny do modelowania.
Według fizyka NIST, Bijunatha Patli: „Ciężka praca okazała się trudniejsza, niż początkowo myślałem”. Patla i jego kolega, Neil Ashby, przeprowadzili dokładne obliczenia, które uwzględniały warunki panujące na powierzchni Marsa (podobne do poziomu mórz na Ziemi) oraz wpływy kosmiczne, aby uzyskać różnicę wynoszącą 477 mikrosekund.
Dlaczego podróże kosmiczne są ważne
Chociaż różnica jest niewielka – mniejsza niż mrugnięcie okiem – skumulowany efekt jest znaczący. Na przykład sieci 5G wymagają dokładności taktowania do jednej dziesiątej mikrosekundy. Przyszła komunikacja w przestrzeni kosmicznej będzie opierać się na precyzyjnej synchronizacji czasu, aby uniknąć opóźnień. Obecnie komunikacja z łazikami marsjańskimi takimi jak Curiosity trwa ponad 24 minuty; dokładniejszy czas może znacznie zmniejszyć to opóźnienie.
„Jeśli uda się osiągnąć synchronizację, będzie to prawie jak komunikacja w czasie rzeczywistym bez utraty informacji. Nie musisz czekać, co się stanie” – powiedziała Patla.
Obliczenia te dotyczą nie tylko Marsa. W zeszłym roku NIST ujawnił plan dotyczący czasu księżycowego, a nowe dane na temat Marsa mogą ulepszyć ten system. Ostatecznie praca ta stanowi krok w kierunku urzeczywistnienia science fiction wizji powszechnej eksploracji kosmosu. Kiedy przygotowujemy się do ekspansji w całym Układzie Słonecznym, ponownie rozważamy fundamentalną naturę samego czasu.
