Essa precisão não se estende naturalmente além da Terra. Albert Einstein mostrou que o tempo não passa na mesma velocidade em todos os lugares do universo. A taxa em que um relógio marca o tempo depende da gravidade, o que significa que os relógios funcionam um pouco mais devagar em gravidades mais fortes e mais rápido em gravidades mais fracas. Mesmo coordenar o tempo na Terra é complexo. Ampliar essa coordenação para todo o sistema solar é muito mais desafiador. Para os futuros exploradores que esperam viver e trabalhar em Marte, uma pergunta fundamental deve ser respondida primeiro: Que horas são em Marte?

Cientistas Calculam o Tempo em Marte pela Primeira Vez

Físicos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) produziram agora uma resposta precisa. Seus cálculos mostram que, em média, os relógios em Marte marcam 477 microssegundos (milionésimos de segundo) mais rápido por dia do que os relógios na Terra. Essa diferença não é constante. Devido à órbita alongada de Marte e às influências gravitacionais de outros corpos, a diferença de tempo pode variar em até 226 microssegundos por dia ao longo do ano marciano.

A pesquisa foi publicada recentemente no The Astronomical Journal e se baseia em um estudo de 2024 no qual os cientistas do NIST delinearam uma estrutura para medições de tempo altamente precisas na Lua.

Compreender como o tempo passa em Marte é essencial para futuras missões, disse o físico do NIST, Bijunath Patla. À medida que a NASA se prepara para explorações mais avançadas em Marte, a precisão do tempo será crítica para navegação, comunicação e coordenação em distâncias planetárias.

“O tempo é perfeito para a Lua e Marte”, disse Patla. “Estamos mais próximos de realizar a visão da ficção científica de expandir pelo sistema solar.”

Fuso Horário em Marte

Marte opera em um horário diferente da Terra de mais maneiras do que uma. Um único dia marciano dura cerca de 40 minutos a mais do que um dia na Terra, e um ano marciano se estende por 687 dias terrestres em comparação com 365 dias na Terra. Além dessas diferenças óbvias, os cientistas precisaram determinar se cada segundo em Marte passa na mesma taxa que na Terra.

Um relógio atômico colocado na superfície de Marte funcionaria normalmente. O relógio em si marcaria o tempo da mesma forma que na Terra. O problema aparece quando esse relógio em Marte é comparado com um na Terra. Com o tempo, os dois relógios se afastam. A tarefa dos cientistas era determinar exatamente quão grande essa diferença se torna, de forma semelhante à definição de um fuso horário planetário.

Esse cálculo provou ser mais complicado do que o esperado. De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a gravidade altera o fluxo do tempo. Os relógios desaceleram em gravidades mais fortes e aceleram onde a gravidade é mais fraca. O movimento de um planeta através do espaço também afeta como o tempo passa, com a velocidade orbital contribuindo para mudanças adicionais.

Gravidade, Órbitas e Relatividade

Para tornar os cálculos possíveis, os pesquisadores do NIST selecionaram um ponto de referência específico na superfície marciana, comparável ao nível do mar no equador da Terra. Usando dados coletados ao longo de anos de missões em Marte, Patla e o fellow físico do NIST, Neil Ashby, estimaram a gravidade na superfície de Marte, que é cerca de cinco vezes mais fraca do que a da Terra.

A gravidade de Marte sozinha não era suficiente para explicar o quadro completo. O sistema solar é um ambiente dinâmico repleto de objetos massivos que constantemente se puxam mutuamente. O Sol contém mais de 99% da massa total do sistema solar, e sua influência gravitacional domina o movimento planetário.

A localização de Marte no sistema solar – sua distância do Sol, seus vizinhos como a Terra, a Lua, Júpiter e Saturno – força Marte a ter uma órbita mais alongada e excêntrica. Em contraste, a Terra e a Lua seguem caminhos relativamente estáveis. Como resultado, o tempo na Lua passa consistentemente 56 microssegundos mais rápido por dia do que o tempo na Terra.

“Mas para Marte, isso não é o caso. Sua distância do Sol e sua órbita excêntrica tornam as variações no tempo maiores. Um problema de três corpos é extremamente complicado. Agora estamos lidando com quatro: o Sol, a Terra, a Lua e Marte”, explicou Patla. “O trabalho pesado foi mais desafiador do que eu inicialmente pensava.”

Depois de levar em conta a gravidade na superfície de Marte, o movimento orbital e os efeitos gravitacionais do Sol, da Terra e da Lua, Patla e Ashby chegaram ao cálculo final.

Preparando o Caminho para a Internet do Sistema Solar

Uma diferença de 477 milionésimos de segundo pode parecer insignificante. É aproximadamente um milésimo do tempo que leva para piscar. No entanto, tais diferenças minúsculas são extremamente importantes na tecnologia moderna. Por exemplo, sistemas de comunicação 5G exigem precisão de tempo dentro de um décimo de microsegundo.

Hoje, as mensagens enviadas entre a Terra e Marte levam de quatro a 24 minutos para chegar, e às vezes até mais. Patla comparou a situação à comunicação antes do telégrafo, quando cartas manuscritas cruzavam oceanos em navios e respostas levavam semanas ou meses para retornar.

Desenvolver uma estrutura confiável para a medição do tempo entre planetas poderia eventualmente permitir redes de comunicação sincronizadas por todo o sistema solar.

“O tempo é perfeito para a Lua e Marte. Estamos mais próximos de realizar a visão da ficção científica de expandir pelo sistema solar.” Bijunath Patla, físico do NIST

“Se você conseguir sincronização, será quase como comunicação em tempo real sem perda de informação. Você não precisa esperar para ver o que acontece”, disse Patla.

Preparando para a Exploração Futura de Marte

Redes interplanetárias totalmente sincronizadas ainda estão longe no futuro, assim como assentamentos humanos permanentes em Marte. No entanto, estudar esses desafios de temporização agora ajuda os cientistas a antecipar os obstáculos à frente, notou Ashby.

“Pode levar décadas antes que a superfície de Marte esteja coberta pelas trilhas de robôs errantes, mas é útil estudar agora as questões envolvidas na criação de sistemas de navegação em outros planetas e luas”, disse Ashby. “Como os atuais sistemas de navegação globais, como o GPS, esses sistemas dependerão de relógios precisos, e os efeitos nas taxas dos relógios podem ser analisados com a ajuda da teoria da relatividade geral de Einstein.”

Patla acrescentou que a pesquisa também avança a ciência fundamental. Medir como o tempo se comporta em mundos distantes fornece novos testes para as teorias de Einstein sobre a relatividade especial e geral.

“É bom saber, pela primeira vez, o que está acontecendo em Marte em termos de tempo. Ninguém sabia disso antes. Isso melhora nosso conhecimento da teoria em si, a teoria de como os relógios marcam o tempo e a relatividade,” disse ele. “A passagem do tempo é fundamental para a teoria da relatividade: como você a percebe, como você a calcula e o que a influencia. Esses podem parecer conceitos simples, mas podem ser bastante complicados de calcular.”