ما هو الوقت على المريخ؟

أنت تعرف كيف تسير الأمور: أنت تحاول الحصول على قسط من النوم في سريرك بعد نوبة عمل طويلة في استخراج عينات من المواد الحيوية من الصخور الحمراء في يوتوبيا بلانيتيا، وقبل أن تدرك ذلك، يرن جرس الإنذار. وبعد ذلك ترى أنه أيقظك مبكرًا بمقدار 477 ميكروثانية كاملة!

الحياة على المريخ صعبة. معرفة الوقت المحدد ليس أسهل بكثير.

حتى على الجانب الأكبر من المقياس الزمني، فإن قياس الوقت المريخي ليس بسيطًا تمامًا؛ يستغرق الكوكب حوالي 687 يومًا أرضيًا للدوران حول الشمس، مما يجعل التنسيق التقويمي مع الأرض مشعرًا جدًا. ويدور أيضًا حول محوره، ليكمل يومًا مريخيًا واحدًا، في 24 ساعة و39 دقيقة و35 ثانية (لتمييز هذه الفترة عن يوم الأرض، نسميه “سول”، في إشارة إلى الكلمة اللاتينية للشمس). إن متابعة جدولك الزمني على المريخ سيكون مختلفًا عن القيام بذلك على الأرض. لكن مع ذلك، في جوهرها، ستكون مجرد مسألة تحويل.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

من ناحية أخرى، قد يكون بناء ساعة مريخية دقيقة أمرًا صعبًا للغاية، اعتمادًا على مدى الدقة التي تريدها. عندما تبدأ في تقسيم الوقت إلى أجزاء أصغر فأصغر، فإن المشكلة لا تتعلق بالهندسة فحسب، بل تتعلق أيضًا بالفيزياء الأساسية. وذلك لأن تدفق الوقت بمقاييس المللي والميكروثانية يتأثر بالنسبية والجاذبية والميكانيكا المدارية، والتي يمكن أن تختلف جذريًا من عالم إلى آخر.

والخبر السار هو أن اثنين من الفيزيائيين قاموا بكل العمليات الحسابية الثقيلة المرتبطة بالمريخ ونشروا نتائجهم في الأول من ديسمبر في مجلة المجلة الفلكية. وبمساعدتهم، يمكننا ضبط ساعاتنا المريخية.

لقد كان ألبرت أينشتاين هو أول من حصل على هذه الكرة. ومن بين العديد من الأشياء الأخرى التي انبثقت عن نظريته النسبية الخاصة، افترض أن الزمن لا يتدفق بالضرورة بنفس الطريقة بالنسبة لجسمين مستقلين. المثال الأكثر استخدامًا على ذلك هو كيف تعمل الساعة بشكل أبطأ عندما تتحرك بالنسبة لمراقب. يكون التأثير صغيرًا جدًا حتى تقترب هذه الحركة من سرعة الضوء، وعندها يمكن أن تصبح كبيرة جدًا.

ولكن هناك تطور آخر في النسبية: إلى جانب الحركة النسبية، جاذبية يؤثر على تدفق الوقت كذلك! كلما كانت الجاذبية أقوى، كلما كانت الساعة أبطأ بالنسبة لبعض المراقبين البعيدين، حيث تكون تأثيرات الجاذبية أضعف. كل من هاتين الظاهرتين يمكن أن تؤثر علينا على الأرض: على سبيل المثال، تدور الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بعيدًا عن الأرض، حيث تكون الجاذبية أضعف، لذا فإن ساعاتها تعمل بشكل أسرع من تلك الموجودة على السطح. لكن الحركة المدارية السريعة للأقمار الصناعية تؤدي أيضًا إلى إبطاء ساعاتها. مجتمعة، تتسبب هذه التأثيرات في دق ساعاتها بمعدل 38 ميكروثانية أسرع من تلك الموجودة على الأرض. يؤثر هذا بشكل كبير على دقتها في رسم الخرائط، مما يؤدي إلى إبعادها بحوالي 10 كيلومترات في المرة الواحدة يوم. فكر في مدى غضبك إذا تم إيقاف تشغيل تطبيق الخرائط على هاتفك الذكي بمقدار كيلومتر واحد أو نحو ذلك بعد نصف ساعة فقط من الاستخدام. ولحسن الحظ، يأخذ نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) كل هذا في الاعتبار، وبالتالي فإن الدقة الموضعية التي يحسبها عالية جدًا. لكن هذا الوضع يوضح مدى أهمية النسبية.

ما علاقة هذا بالكوكب الأحمر؟ حسنًا، لسبب واحد، على الرغم من أن المريخ عالم صخري مثل عالمنا، إلا أنه أصغر بكثير، حوالي عُشر كتلة الأرض. الجاذبية السطحية له أقل بثلاث مرات تقريبًا مما نشعر به في المنزل. لذلك على المريخ، سيكون وزني حوالي 65 رطلاً (29 كيلوجرامًا) فقط! أراهن أن ركبتي وظهري سيشعران بتحسن كبير حيال ذلك.

ولكن هذا يعني أيضًا أن الساعة الموجودة على المريخ تشعر بجاذبية أقل من الساعة الموجودة على الأرض، لذا فإنها ستعمل بشكل أسرع. ولسوء الحظ، فإن إدخال ذلك في معادلات أينشتاين لحساب هذا التقدم ليس بالمهمة السهلة.

أولاً، عليك أن تحدد متوسط ​​سطح المريخ. بعد كل شيء، إذا كنت على جبل، فأنت أبعد عن متوسط ​​الارتفاع عما ستكون عليه إذا كنت في واد، حيث ستشعر بقدر مختلف من قوة الجاذبية.

ولكن لا يمكنك فقط الوصول إلى متوسط ​​واضح بين أعلى القمم وأدنى الوديان للوصول إلى متوسط ​​واضح. أوه لا. مثلما يمكن أن يكون للعالم ارتفاعات سطحية متفاوتة، فإنه يمكن أيضًا أن يكون له تكوين متفاوت تحت السطح، حيث تكون بعض المناطق أكثر كثافة (وبالتالي لديها جاذبية محلية أكبر) من غيرها. ومع ذلك، وبأخذ ذلك في الاعتبار جنبًا إلى جنب مع أشياء مثل معدل الدوران العالمي وتأثير أي أقمار ضخمة تدور حولها، فمن الممكن (على الرغم من صعوبة) تحديد متوسط ​​السطح لأي عالم معين.

لقد فعلنا ذلك بشكل صحيح بالنسبة للأرض في أواخر القرن العشرين، وبفضل استطلاعنا المداري الآلي المكثف، قمنا بذلك مؤخرًا بالنسبة للمريخ أيضًا. بمجرد حساب متوسط ​​سطح المريخ، يمكن استخدامه لقياس تأثير الجاذبية على الساعات في أي مكان على الكوكب.

ولكن هذا ليس كل شيء. يدور المريخ حول الشمس بعيدًا عن الأرض، وهذا له تأثيران: انخفاض الجاذبية الشمسية التي يشعر بها الكوكب الأحمر، وبالتالي فإن ساعاته ستعمل بشكل أسرع من ساعات الأرض. بالإضافة إلى ذلك، فهو يدور حول الشمس بشكل أبطأ بالنسبة إلى الأرض، وبالتالي فإن ساعاته ستعمل بشكل أسرع.

والأسوأ من ذلك، أن مدار المريخ بيضاوي الشكل (فكر في شكل بيضاوي طفيف بدلاً من دائرة كاملة)، مما يعني أنه في بعض الأحيان يكون الكوكب أقرب إلى الشمس من المتوسط ​​(لذلك فهو يدور بسرعة أكبر، والساعات أبطأ) وأنه في بعض الأحيان يكون أبعد (لذا فهو يدور بشكل أبطأ، والساعات تعمل بشكل أسرع).

والمعادلات التي تغطي كل هذا قاسية، على أقل تقدير. ومع ذلك، وبعد بعض عمليات التوصيل العددي والحسابات الحسابية الخطيرة، وجد العلماء أن الساعة على سطح المريخ ستعمل في المتوسط ​​بنحو 477.6 ميكروثانية أسرع يوميًا من الساعة على الأرض. ولكن هذا حقا في المتوسط! يطبق التغير في المسافة المدارية والحركة تباينًا يبلغ حوالي زائد أو ناقص 113 ميكروثانية على مدار سنة مريخية، مما يعني أن الساعات هناك يمكن أن تتقدم على الأرض في أي مكان ما بين 364 إلى 590 ميكروثانية يوميًا.

هذا ليس كثيرًا، من الناحية اليومية. تبلغ مدة وميض الإنسان النموذجي حوالي 165 مللي ثانية، وهو أطول بأكثر من 300 مرة من إزاحة ساعة المريخ! لذا فإن هذا لن يؤثر على يومك المريخي، لكن يحتاج العلماء بشكل روتيني إلى قياس الأوقات بشكل أسرع بكثير من ذلك. مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على الأرض، ستكون هناك تأثيرات تعتبر أمرا مفروغا منه من قبل أي مستكشفي الكواكب في المستقبل؛ على سبيل المثال، قد تتطلب مزامنة اتصالات الإنترنت الأرضية والمريخية هذا التصحيح النسبي. وإذا أردنا في أي وقت بناء نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قوي للمريخ، فسيتعين علينا أيضًا تطبيق تغيير في هذه الحسابات، خشية أن يضيع أي مستخدمين على الأرض في الغبار الأحمر.

في مرحلة ما – ربما ليس قريبًا ولكن يومًا ما – قد يعيش البشر على المريخ وسيحتاجون إلى مزامنة ساعاتهم مع تلك الموجودة على الأرض. وبحلول ذلك الوقت، لا ينبغي أن يكون ذلك صعبا للغاية، نسبيا.