Investigação levada a cabo por dois físicos do National Institute of Standards and Technology (NIST), nos EUA, mostra que os relógios em Marte avançam, em média, 477 milionésimos de segundo por dia - ou 477 microssegundos - mais depressa do que os relógios na Terra.
Embora seja uma diferença pequena, pode tornar-se decisiva em cenários em que seja necessário sincronizar o tempo na Terra, na Lua e em Marte com precisão ao nível de frações de segundo.
A teoria da relatividade geral de Einstein demonstra que o tempo é influenciado pela massa, dando origem ao fenómeno conhecido como dilatação gravitacional do tempo. Para um observador externo, os relógios sujeitos a um campo gravitacional relativamente forte andam mais devagar do que o relógio no seu próprio pulso.
Da mesma forma, a duração de cada segundo num campo gravitacional mais fraco é menor do que a dos segundos contados por observadores sujeitos a maior gravidade.
Por exemplo, os relógios atómicos dos satélites GPS funcionam mais depressa do que os relógios à superfície da Terra, já que a ligeira alteração da gravidade em órbita média terrestre, combinada com o efeito da aceleração na dilatação do tempo, produz uma diferença líquida de 38 microssegundos por dia.
Agora, os cientistas do NIST Neil Ashby e Bijunath Patla criaram um sistema de cronometragem preciso para Marte.
Os físicos já tinham anteriormente desenvolvido um padrão temporal para a Lua, análogo ao Tempo Universal Coordenado (UTC) da Terra, que é o padrão global de medição do tempo. Utilizado por astrónomos e pela Deep Space Network (DSN), o UTC é preciso até cerca de 100 picossegundos por dia, sendo um picossegundo equivalente a um bilião de um segundo.
Na superfície lunar, o tempo decorre 56 microssegundos mais depressa do que na Terra, com base em fatores principais como a sua própria massa, bem como a interação gravitacional entre o Sol, a Terra e a Lua.
Mas medir o tempo para Marte é mais difícil do que para a Lua, explica Patla: "Um problema de três corpos é extremamente complicado. Agora estamos a lidar com quatro: o Sol, a Terra, a Lua e Marte."
A gravidade à superfície de Marte é muito mais fraca do que a gravidade à superfície terrestre, porque Marte tem cerca de um décimo da massa da Terra. Com base em dados recolhidos por missões a Marte, Ashby e Patla estimam que a gravidade à superfície marciana é cinco vezes mais fraca do que a da Terra.
Além disso, Marte está a cerca de 1,5 unidades astronómicas (UA) do Sol, em comparação com 1 UA na distância entre a Terra e o Sol. Como a força gravitacional diminui com a distância segundo a lei do inverso do quadrado, Marte está sujeito a um potencial gravitacional mais fraco por parte do Sol.
A situação complica-se ainda mais pelo facto de Marte ter uma órbita muito mais excêntrica do que a da Terra, o que o obriga a enfrentar flutuações maiores no potencial gravitacional.
Assim, embora os relógios marcianos avancem 477 microssegundos por dia, em média, face aos da Terra, essa diferença diminui ou aumenta em 266 microssegundos por dia ao longo de um ano marciano.
Esse ano marciano também é bastante mais longo do que um ano terrestre, já que Marte demora 687 dias a completar uma órbita em torno do Sol. O seu dia também é mais longo, uma vez que o planeta vermelho precisa de mais 40 minutos para concluir uma rotação completa sobre o seu eixo, em comparação com a Terra.
Alcançar estas estruturas temporais precisas e escaláveis é essencial para futuras operações em Marte, incluindo uma histórica e decisiva aterragem humana.
"Pode ainda demorar décadas até que a superfície de Marte fique marcada pelos rastos de rovers errantes, mas é útil estudar desde já as questões envolvidas no estabelecimento de sistemas de navegação noutros planetas e luas", afirma Ashby.
Entretanto, a medição do tempo fora da Terra será crucial para apoiar comunicações, posicionamento e navegação nas missões lunares planeadas tanto por entidades comerciais como por programas espaciais nacionais.
Por isso, desenvolver infraestruturas de cronometragem escaláveis para além do ambiente Terra-Lua e criar uma base para uma "sincronização temporal interplanetária autónoma" é um objetivo fundamental, tornando esta investigação num passo importante para a exploração espacial.
Patla sublinha a importância destes resultados: "O momento é o ideal para a Lua e para Marte. Estamos mais perto do que nunca de concretizar a visão de ficção científica de nos expandirmos pelo Sistema Solar."
Esta investigação foi publicada no The Astronomical Journal.
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