Физики Национального института стандартов и технологий США (National Institute of Standards and Technology, NIST) впервые рассчитали, как именно течет время на Марсе по сравнению с Землей. По их данным, марсианские часы тикают в среднем на 477 микросекунд быстрее за сутки, хотя эта разница может существенно меняться. Расчет является критически важным для будущих систем космической навигации и связи между планетами.

Ученые определили, что разница в ходе марсианских и земных часов обусловлена гравитацией и орбитальными особенностями Марса. Из-за более слабого гравитационного поля, которое примерно в пять раз меньше земного, время на планете проходит несколько быстрее. Эксцентрическая орбита Марса и влияние Солнца, Земли и Луны могут колебать эту разницу до 226 микросекунд в сутки в течение марсианского года.

Исследование, опубликованное в The Astronomical Journal, является продолжением предыдущей работы NIST по разработке системы точного отсчета времени для Луны. Как пояснил физик Биджунат Патла, такие расчеты необходимы для будущих миссий NASA на Марс и построения межпланетной сети навигации.

[see_also ids="660767"]

"Как раз настало время для Луны и Марса. Это ближайшее, как мы подошли к реализации научно-фантастического видения расширения по всей Солнечной системе", - отметил Патла.

Марс имеет более длинный день и год, чем Земля. Сутки планеты, или полный оборот вокруг своей оси, на 40 минут длиннее земных, и ей нужно 687 дней, чтобы сделать полный оборот вокруг Солнца, но это не отвечает на вопрос о точном соотношении секунд между двумя планетами. Если взять на Марс атомные часы, они будут работать так же, но сравнение с земными часами покажет смещение. Поэтому физики NIST должны были определить эквивалент марсианского "часового пояса" с учетом физических условий планеты.

В основе расчетов лежит общая теория относительности Эйнштейна, которая предусматривает разную скорость течения времени в различных гравитационных полях. Часы идут медленнее там, где гравитация сильнее, и быстрее там, где она слабее. Дополнительно нужно учитывать скорость движения планеты по орбите и сложное взаимодействие между Солнцем, Землей, Луной и Марсом.

[see_also ids="662986"]

"Задача трех тел чрезвычайно сложна. Теперь мы имеем дело с четырьмя", - заявил Патла, подчеркнув сложность расчетов.

Физики Биджунат Патла и Нил Эшби применили данные, полученные во время многочисленных марсианских миссий, и учли все факторы, изменяющие ход времени. Так они получили значение 477 микросекунд в сутки как среднюю разницу между земным и марсианским временем. Это мизерная величина, но критическая для построения точных сетей связи, требующих синхронизации до десятой микросекунды.

Сейчас задержка сигнала между Землей и Марсом составляет от четырех до 24 минут, что Патла сравнивает с эпохой, когда люди доставляли рукописные письма на корабль, а затем ждали неделями или месяцами, пока другой корабль доставит ответ. По его мнению, синхронизация времени между планетами станет фундаментом для будущего "интернета Солнечной системы".

"Если вы получите синхронизацию, это будет почти как общение в режиме реального времени", - пояснил физик.

[see_also ids="662781"]

В то же время его коллега Нил Эшби отмечает, что практическое применение таких систем еще не скоро станет реальностью. Он отметил: "Возможно, пройдут десятилетия, прежде чем поверхность Марса будет покрыта следами странствующих марсоходов, но сейчас полезно изучать вопросы, связанные с созданием навигационных систем на других планетах и спутниках".

Патла подчеркивает, что эти результаты важны не только для инженерии, но и для фундаментальной физики.

По его словам, такие знания помогают лучше понять общую и специальную теории относительности и влияние гравитации на течение времени.

"Хорошо впервые узнать, что происходит на Марсе с точки зрения времени. Никто раньше этого не знал", - подытожил Патла.

Ранее марсоход NASA Perseverance обнаружил в кратере Езеро фрагменты каолинита - белой глины, богатой алюминием. Международная группа ученых пришла к выводу, что эти породы могли образоваться только в условиях длительного дождливого и влажного климата.