Una investigación realizada por dos físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. revela que los relojes de Marte marcan 477 millonésimas de segundo (o 477 microsegundos) más rápido por día, en promedio, en comparación con los relojes de la Tierra.
Aunque pequeña, esa diferencia podría ser crítica en situaciones en las que el tiempo en la Tierra, la Luna y Marte debe coordinarse con una precisión de una fracción de segundo.
La teoría de la relatividad general de Einstein muestra que el tiempo se ve afectado por la masa, lo que resulta en lo que se conoce como dilatación del tiempo gravitacional. Para un observador externo, los relojes afectados por un campo gravitacional relativamente fuerte funcionarán más lentamente que el reloj de su propia muñeca.
Del mismo modo, la duración de cada segundo dentro de un campo gravitacional más débil es más corta que los segundos que cuentan los observadores que experimentan más gravedad.
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Por ejemplo, los relojes atómicos de los satélites GPS funcionan más rápido en comparación con los relojes de la superficie de la Tierra, ya que el cambio cada vez más leve en la gravedad en la órbita terrestre media, combinado con el impacto de su aceleración en la dilatación del tiempo, crea una diferencia neta de 38 microsegundos por día.
Ahora, los científicos del NIST Neil Ashby y Bijunath Patla han ideado un sistema de cronometraje preciso para Marte.
Los físicos habían ideado previamente un estándar de cronometraje para la Luna, análogo al Tiempo Universal Coordinado (UTC) en la Tierra, que es el estándar de cronometraje global. Utilizado por los astrónomos y la Red del Espacio Profundo (DSN), UTC tiene una precisión de aproximadamente 100 picosegundos por día, siendo un picosegundo una billonésima de segundo.
En la superficie lunar, el tiempo corre 56 microsegundos más rápido que en la Tierra, según factores importantes como su propia masa, así como la interacción gravitacional entre el Sol, la Tierra y la Luna.
Pero medir el tiempo en Marte es más complicado que en la Luna, explica Patla: “Un problema de tres cuerpos es extremadamente complicado. Ahora nos ocupamos de cuatro: el Sol, la Tierra, la Luna y Marte”.
La gravedad de la superficie de Marte es mucho más débil que la gravedad de la superficie terrestre debido a que Marte tiene aproximadamente una décima parte de la masa de la Tierra. Utilizando datos recopilados por las misiones a Marte, Ashby y Patla estiman que la gravedad de la superficie de Marte es cinco veces más débil que la de la Tierra.
Además, Marte se encuentra a aproximadamente 1,5 unidades astronómicas (AU) del Sol, en comparación con 1 AU para la distancia Tierra-Sol. Dado que la fuerza de gravedad disminuye con la distancia a través de la ley del cuadrado inverso, Marte está sujeto a un potencial gravitacional más débil proveniente del Sol.
Esto se complica aún más por el hecho de que Marte tiene una órbita mucho más excéntrica que la de la Tierra, lo que le obliga a experimentar mayores fluctuaciones en el potencial gravitacional.
Entonces, mientras que los relojes marcianos funcionan 477 microsegundos más rápido que los de la Tierra en promedio, esta diferencia disminuye o aumenta en 266 microsegundos por día durante un año marciano.
Ese año marciano también es mucho más largo que un año terrestre, ya que Marte tarda 687 días en orbitar alrededor del Sol. Su día también es más largo, ya que el planeta rojo necesita 40 minutos más para completar una rotación completa sobre su eje, en comparación con la Tierra.
Lograr estos marcos temporales precisos y escalables es imperativo para futuras operaciones en Marte, incluido un fatídico e histórico aterrizaje humano.
“Pueden pasar décadas antes de que la superficie de Marte sea cubierta por las huellas de los rovers errantes, pero ahora es útil estudiar las cuestiones involucradas en el establecimiento de sistemas de navegación en otros planetas y lunas”, dice Ashby.
Mientras tanto, el cronometraje fuera de la Tierra será crucial para respaldar las comunicaciones, el posicionamiento y la navegación de las misiones lunares planificadas tanto por entidades comerciales como por programas espaciales nacionales.
Por lo tanto, construir una infraestructura de cronometraje escalable más allá del entorno Tierra-Luna y crear un marco para la “sincronización autónoma del tiempo interplanetario” es un objetivo esencial, por lo que esta investigación constituye un paso vital para la exploración espacial.
Patla destaca la importancia de estos hallazgos: “Es el momento adecuado para la Luna y Marte. Esto es lo más cerca que hemos estado de hacer realidad la visión de ciencia ficción de expandirnos por todo el Sistema Solar”.
Esta investigación se publica en The Astronomical Journal.