Na Terra, encontrar a hora exata é fácil. Nosso planeta depende de um sofisticado sistema global que combina relógios atômicos, satélites de GPS e redes de comunicação ultrarrápidas para manter tudo em sincronia.
Essa precisão não se estende naturalmente além da Terra. Albert Einstein mostrou que o tempo não avança na mesma taxa em todos os lugares do universo. A velocidade com que um relógio marca o tempo depende da gravidade, o que significa que os relógios funcionam de forma ligeiramente mais lenta em gravidades mais fortes e mais rápida em gravidades mais fracas. Mesmo a coordenação do tempo na Terra é complexa. Estender essa coordenação pelo sistema solar é muito mais desafiador. Para futuros exploradores que esperam viver e trabalhar em Marte, uma pergunta fundamental deve ser respondida primeiro: Que horas são em Marte?
Cientistas Calculam o Horário de Marte pela Primeira Vez
Físicos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) forneceram agora uma resposta precisa. Seus cálculos mostram que, em média, os relógios em Marte marcam 477 microsegundos (milionésimos de segundo) mais rapidamente 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 microsegundos por dia ao longo do ano marciano.
A pesquisa foi publicada recentemente no The Astronomical Journal e baseia-se em um estudo de 2024 no qual cientistas do NIST delinearam uma estrutura para a cronometragem altamente precisa na Lua.
Entender 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 uma exploração mais avançada de Marte, a precisão no tempo será crítica para navegação, comunicação e coordenação através das distâncias planetárias.
“O momento é perfeito para a Lua e Marte”, disse Patla. “Este é o mais próximo que chegamos de realizar a visão de ficção científica de expandir pelo sistema solar.”
Fuso Horário de Marte
Marte opera em um cronograma diferente da Terra de mais de uma maneira. Um único dia marciano dura cerca de 40 minutos a mais do que um dia terrestre, e um ano marciano se estende por 687 dias terrestres, em comparação com 365 dias na Terra. Além dessas diferenças óbvias, os cientistas precisavam 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 marcaria o tempo como faz na Terra. O problema aparece quando esse relógio marciano é comparado com um da Terra. Com o tempo, os dois relógios se afastam. A tarefa dos cientistas era determinar exatamente quão grande se torna esse desvio, semelhante a definir um fuso horário planetário.
Esse cálculo se mostrou 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 de anos de missões em Marte, Patla e o físico do NIST Neil Ashby estimaram a gravidade na superfície de Marte, que é cerca de cinco vezes mais fraca 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 puxam uns aos outros. 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 consistentemente passa 56 microsegundos mais rápido por dia do que o tempo na Terra.
“Mas, para Marte, esse 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 pensei inicialmente.”
Após contabilizar a gravidade da superfície marciana, o movimento orbital e os efeitos gravitacionais do Sol, da Terra e da Lua, Patla e Ashby chegaram ao seu 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, essas pequenas diferenças importam muito na tecnologia moderna. Por exemplo, os sistemas de comunicação 5G exigem precisão de temporização dentro de uma décima de microsegundo.
Hoje, as mensagens enviadas entre a Terra e Marte levam de quatro a 24 minutos para chegarem, e às vezes até mais. Patla comparou a situação à comunicação antes do telégrafo, quando cartas escritas à mão atravessavam oceanos por navios e as respostas levavam semanas ou meses para voltar.
Desenvolver uma estrutura confiável para a cronometragem entre planetas poderia, eventualmente, permitir redes de comunicação sincronizadas em todo o sistema solar.
“O momento é perfeito para a Lua e Marte. Este é o mais próximo que chegamos de realizar a visão de ficção científica de expandir pelo sistema solar.” Bijunath Patla, físico do NIST
“Se você conseguir a sincronização, será quase como uma comunicação em tempo real sem perda de informações. Você não precisará 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 tempo agora ajuda os cientistas a antecipar os obstáculos à frente, observou Ashby.
“Pode levar décadas até que a superfície de Marte seja coberta pelas trilhas dos rovers errantes, mas é útil agora estudar as questões envolvidas na criação de sistemas de navegação em outros planetas e luas”, disse Ashby. “Como os atuais sistemas de navegação global 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 oferece novos testes das teorias de relatividade especial e geral de Einstein.
“É bom saber pela primeira vez o que está acontecendo em Marte em relação ao tempo. Ninguém sabia disso antes. Isso melhora nosso conhecimento da própria teoria, 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 realiza, como a calcula e o que a influencia. Esses podem parecer conceitos simples, mas podem ser bastante complicados de calcular.”