Ya sabes cómo va: estás intentando dormir un poco en tu litera después de un largo turno extrayendo muestras de material prebiótico de rocas rojas en Utopia Planitia y, antes de que te des cuenta, suena la alarma. ¡Y luego ves que te despertó 477 microsegundos antes!
La vida en Marte es dura. Calcular la hora exacta no es mucho más fácil.
Incluso en el extremo más amplio de la escala de tiempo, la cronometría marciana no es exactamente sencilla; el planeta tarda unos 687 días terrestres en dar una vuelta alrededor del sol, lo que hace que la coordinación calendárica con la Tierra sea bastante complicada. También gira sobre su eje, completando un día marciano, en 24 horas, 39 minutos y 35 segundos (para distinguir este período de un día terrestre, lo llamamos “sol”, en referencia a la palabra latina para sol). Realizar un seguimiento de su agenda en Marte sería diferente a hacerlo en la Tierra. Pero aún así, en el fondo, sería sólo una cuestión de conversión.
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Por otro lado, construir un reloj marciano preciso puede ser muy complicado, dependiendo de qué tan preciso se quiera que sea. Cuando se empieza a dividir el tiempo en bits cada vez más pequeños, el problema no sólo concierne a la ingeniería sino también a la física fundamental. Esto se debe a que el flujo del tiempo en escalas de milisegundos y microsegundos se ve afectado por la relatividad, la gravedad y la mecánica orbital, que pueden variar radicalmente de un mundo a otro.
La buena noticia es que un par de físicos hicieron todo el trabajo matemático asociado a Marte y publicaron sus resultados el 1 de diciembre en el Astronomical Journal. Con su ayuda, podemos afinar nuestros relojes marcianos.
Fue Albert Einstein quien realmente puso en marcha esta bola. Entre muchas otras cosas que surgieron de su teoría especial de la relatividad, postuló que el tiempo no necesariamente fluye igual para dos objetos independientes. El ejemplo más utilizado de esto es cómo un reloj funciona más lentamente cuando se mueve en relación con un observador. El efecto es bastante pequeño hasta que el movimiento se acerca a la velocidad de la luz, momento en el que puede volverse muy grande.
Pero hay otra vuelta de tuerca a la relatividad: ¡además del movimiento relativo, la gravedad también afecta el flujo del tiempo! Cuanto más fuerte sea la gravedad, más lento funcionará un reloj en relación con algún observador lejano, donde los efectos gravitacionales son más débiles. Ambos fenómenos pueden afectarnos en la Tierra: los satélites GPS, por ejemplo, orbitan muy por encima de la Tierra, donde la gravedad es más débil, por lo que sus relojes funcionan más rápido que los de la superficie. Pero el rápido movimiento orbital de los satélites también ralentiza sus relojes. Combinados, estos efectos hacen que sus relojes funcionen unos 38 microsegundos más rápido que los de la Tierra. Esto afecta profundamente su precisión en el mapeo, desviándolos unos 10 kilómetros por día. Piense en lo enojado que estaría si la aplicación de mapas de su teléfono inteligente estuviera apagada aproximadamente un kilómetro después de solo media hora de uso. Afortunadamente, el GPS tiene todo esto en cuenta, por lo que la precisión posicional que calcula es bastante alta. Pero esta situación sólo muestra cuán importante puede ser la relatividad.
¿Qué tiene esto que ver con el Planeta Rojo? Bueno, para empezar, si bien Marte es un mundo rocoso como el nuestro, es mucho más pequeño, alrededor de una décima parte de la masa de la Tierra. Su gravedad superficial es unas tres veces menor que la que sentimos en casa. Entonces, en Marte, ¡sólo pesaría alrededor de 65 libras (29 kilogramos)! Apuesto a que mis rodillas y mi espalda se sentirían mucho mejor con eso.
Pero esto también significa que un reloj en Marte siente menos gravedad que uno en la Tierra, por lo que funcionará más rápido. Y desafortunadamente, conectar esto con las ecuaciones de Einstein para calcular ese avance no es una tarea fácil.
Primero, hay que definir cuál es la superficie promedio de Marte. Después de todo, si estás en una montaña, estás más arriba de la elevación promedio que si estuvieras en un valle, donde sentirías una cantidad diferente de fuerza gravitacional.
Pero no se puede simplemente hacer un promedio entre los picos más altos y los valles más bajos para llegar a una mediana clara. Oh, no. Así como un mundo puede tener una elevación superficial variable, también puede tener una composición subsuperficial variable, siendo algunas regiones más densas (y por lo tanto con mayor gravedad local) que otras. Aún así, teniendo en cuenta esto junto con cosas como la tasa de rotación global y la influencia de cualquier luna masiva en órbita, es posible (aunque difícil) determinar la superficie promedio de cualquier mundo determinado.
Hicimos esto correctamente para la Tierra a finales del siglo XX y, gracias a nuestro extenso reconocimiento orbital robótico, también lo hemos hecho más recientemente para Marte. Una vez calculada, la superficie promedio de Marte se puede utilizar para medir la influencia de la gravedad en los relojes de cualquier parte del planeta.
Pero eso no es todo. Marte orbita alrededor del Sol más lejos que la Tierra, y esto tiene dos efectos: la gravedad solar que siente el Planeta Rojo se reduce, por lo que sus relojes funcionarán más rápido que los de la Tierra. Además, orbita alrededor del Sol más lentamente en relación con la Tierra, por lo que sus relojes funcionarán aún más rápido.
Peor aún, la órbita de Marte es elíptica (piense en un ligero óvalo en lugar de un círculo perfecto), lo que significa que a veces el planeta está más cerca del Sol que el promedio (por lo que orbita más rápidamente y los relojes se ralentizan) y que a veces está más lejos (por lo que orbita más lentamente y los relojes corren más rápido).
Las ecuaciones que cubren todo esto son feroces, por decir lo menos. Sin embargo, después de algunas serias modificaciones numéricas y computacionales, los científicos descubrieron que, en promedio, un reloj en Marte funcionará alrededor de 477,6 microsegundos más rápido por día que un reloj en la Tierra. ¡Pero eso es realmente un promedio! El cambio en la distancia orbital y el movimiento aplica una variación de aproximadamente más o menos 113 microsegundos en el transcurso de un año marciano, lo que significa que los relojes allí pueden adelantarse a los de la Tierra entre 364 y 590 microsegundos por día.
Eso no es mucho, en términos cotidianos. Un parpadeo humano típico tiene una duración de aproximadamente 165 milisegundos, ¡más de 300 veces más que el desplazamiento del reloj marciano! Por lo tanto, esto no afectará su sol diario, pero los científicos habitualmente necesitan medir tiempos mucho más rápidos que esto. Al igual que el GPS en la Tierra, cualquier futuro explorador planetario daría por sentado sus efectos; por ejemplo, sincronizar las conexiones a Internet terrestres y marcianas requeriría esta corrección relativista. Y si alguna vez necesitamos construir un GPS robusto para Marte, también habrá que aplicar una variación de estos cálculos, para que los usuarios en tierra no se pierdan en el polvo rojo.
En algún momento (tal vez no pronto, pero algún día) los humanos podrán vivir en Marte y necesitarán sincronizar sus relojes con los de la Tierra. Para entonces, eso no debería ser demasiado difícil, relativamente hablando.