يمر الوقت، في المتوسط، بمعدل 477 جزءًا من المليون من الثانية يوميًا أسرع على المريخ منه على الأرض، وذلك بفضل تأثير نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين. ويقول العلماء إن ذلك سيكون له تداعيات على شبكات الملاحة والاتصالات المستقبلية التي قد تمتد عبر النظام الشمسي الداخلي.
قام نيل أشبي وبيجوناث باتلا من NIST، المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة، بحساب التناقض الزمني بين المريخ و أرض من خلال النظر في قوة جاذبية على المريخ (وهو أضعف بخمس مرات من الأرض)، فإن سرعة وانحراف مدار الكوكب الأحمر حول شمسوتأثير الجاذبية ليس فقط للشمس ولكن أيضًا لأقرب جيران المريخ، الأرض وكوكبنا قمر.
أينشتاين's النظرية النسبية العامة يصف كيف يمكن أن تبدو الساعات وكأنها تعمل بشكل أسرع أو أبطأ اعتمادًا على الإطار المرجعي الذي توجد فيه، والذي تحكمه السرعة ومجال الجاذبية. نحن نسمي هذا التأثير تمدد الزمن، وهي نفس الظاهرة التي يمكن أن تؤدي إلى مفارقة التوأمحيث ينطلق أحد التوأمين إلى الفضاء على متن سفينة صاروخية تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء، بينما يبقى التوأم الآخر في موطنه على الأرض. عندما يعود توأم رائد الفضاء إلى المنزل، يكون أصغر سنًا من التوأم الذي بقي على الأرض، لأن الساعات تدق بشكل أبطأ كلما اقتربت من سرعة الضوء. وبالمثل، يمر الوقت ببطء أكبر بالقرب من أ الثقب الأسود لأن مجال الجاذبية أقوى بكثير من مجال الجاذبية على الأرض.
ونظرًا لأن المريخ أبعد عن الشمس من الأرض، فإنه يدور حول الشمس بوتيرة أبطأ، مما يؤدي تلقائيًا إلى أن الساعات على المريخ تدق بشكل أبطأ من الأرض. ومع ذلك، نظرًا لأن مدار المريخ حول الشمس أكثر انحرافًا (أكثر إهليلجية قليلاً) من مدار الأرض، فهذا يعني أن المريخ يتسارع في مداره قليلاً عندما يكون أقرب قليلاً إلى الشمس، ويتباطأ عندما يكون بعيدًا قليلاً. وبالمثل، فإن المسافة بين المريخ ومجالات جاذبية الشمس ونظام الأرض والقمر تختلف أيضًا على مدار السنة المريخية. وينتج عن هذا مجتمعًا مدى سرعة الساعات على المريخ بالنسبة للأرض. بالنسبة لرائد فضاء على المريخ، ستظل الثانية الواحدة تبدو كأنها تدوم ثانية واحدة، ولكن من مراقب على الأرض، ستبدو تلك الثانية على المريخ وكأنها تمر بشكل أسرع قليلاً مقارنة بالثانية التي يقيسها المراقب على ساعة على الأرض. في حين أن متوسط الفرق بين الساعات على المريخ والأرض هو 477 ميكروثانية في اليوم، فإن هذا يمكن أن يزيد أو ينقص بما يصل إلى 226 ميكروثانية اعتمادًا على مكان وجود المريخ في مداره بالنسبة للأرض والقمر.
في حين أن تمدد الزمن بين المريخ والأرض ليس قريبًا من الدراماتيكية كما هو الحال في مركبة فضائية نسبية أو عند ثقب أسود أفق الحدثفمن المحتمل أن نتسبب في إحداث فوضى في شبكات الملاحة والاتصالات المستقبلية التي قد نجمعها حول المريخ. على سبيل المثال، يجب أن تكون تقنية 5G دقيقة في حدود عُشر ميكروثانية. إن معرفة التناقض ستسمح أيضًا للشبكات الموجودة على الأرض والمريخ بأن تصبح متزامنة (مما يسمح بزمن السفر الخفيف بين الكواكب) مما يضمن نقل أكثر كفاءة للمعلومات بين الاثنين.
“قد تمر عقود قبل أن يغطي سطح المريخ مسارات التجوال روفرزيقول آشبي: “لكن من المفيد الآن دراسة القضايا المتعلقة بإنشاء أنظمة الملاحة على الكواكب والأقمار الأخرى. ومثل أنظمة الملاحة العالمية الحالية مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ستعتمد هذه الأنظمة على ساعات دقيقة، ويمكن تحليل تأثيرات معدلات الساعات بمساعدة النظرية النسبية العامة لأينشتاين”.
قام أشبي وباتلا سابقًا بحساب الفرق في مرور الوقت على القمر مقارنة بالأرض، ووجدوا أن الساعات على القمر أسرع بمقدار 56 ميكروثانية من الساعات على الأرض.
قال باتلا: “الوقت مناسب تمامًا للقمر والمريخ”. “هذا هو أقرب ما وصلنا إليه لتحقيق رؤية الخيال العلمي للتوسع عبر العالم النظام الشمسي“.
تم نشر نتائجهم في 1 ديسمبر المجلة الفلكية.
التعليقات