Na Terra, encontrar a hora exata é fácil. Nosso planeta depende de um sistema global complexo que combina relógios atômicos, satélites GPS e redes de comunicação ultrarrápidas para manter tudo sincronizado.
Esta precisão não se estende naturalmente para além da Terra. Albert Einstein provou que o tempo não se move na mesma velocidade em todo o universo. A velocidade com que um relógio se move depende da gravidade, o que significa que o relógio se move um pouco mais devagar quando a gravidade é mais forte e mais rápido quando a gravidade é mais fraca. Até mesmo coordenar o tempo na Terra é complexo. Estender esta coordenação a todo o sistema solar é ainda mais desafiador. Para os futuros exploradores que desejam viver e trabalhar em Marte, uma questão básica deve primeiro ser respondida: Que horas são em Marte?
Cientistas calculam o tempo em Marte pela primeira vez
Os físicos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) agora têm uma resposta precisa. Seus cálculos mostraram que os relógios de Marte funcionam em média 477 microssegundos (milionésimos de segundo) mais rápido por dia do que os relógios da Terra. Essa diferença não é constante. Devido à extensão da órbita de Marte e à influência gravitacional de outros corpos celestes, a diferença horária pode variar até 226 microssegundos por dia durante o ano marciano.
A investigação, publicada recentemente no Astronomical Journal, baseia-se num estudo de 2024 no qual os cientistas do NIST delinearam uma estrutura para cronometragem de alta precisão na Lua.
O físico do NIST, Bijunath Patla, diz que entender como o tempo passa em Marte é fundamental para missões futuras. À medida que a NASA se prepara para uma exploração mais avançada de Marte, o tempo preciso é fundamental para a navegação, comunicação e coordenação através de distâncias planetárias.
“Nunca houve melhor época para ir à Lua e a Marte”, disse Patra. “Este é o mais próximo que chegaremos de concretizar a nossa visão de ficção científica de um planeta que abrange todo o sistema solar.”
Fuso horário de Marte
O calendário de Marte difere do da Terra em muitos aspectos. Um dia marciano é cerca de 40 minutos a mais que um dia terrestre, e um ano marciano dura 687 dias terrestres, enquanto um ano terrestre dura 365 dias. Além destas diferenças óbvias, os cientistas também precisam de determinar se cada segundo passa em Marte à mesma velocidade que na Terra.
Os relógios atômicos colocados na superfície de Marte podem funcionar normalmente. O próprio relógio funcionará exatamente como na Terra. O problema surge quando os relógios de Marte são comparados aos relógios da Terra. Com o tempo, os dois relógios se separaram gradualmente. Os cientistas têm a tarefa de determinar o tamanho do deslocamento, semelhante à definição dos fusos horários planetários.
Acontece que este cálculo é mais complicado do que o esperado. De acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a gravidade altera o fluxo do tempo. O relógio desacelera quando a gravidade é forte e acelera quando a gravidade é fraca. O movimento dos planetas através do espaço também afeta a passagem do tempo, com as velocidades orbitais introduzindo mudanças adicionais.
Gravidade, Órbitas e Relatividade
Para tornar os cálculos possíveis, os investigadores do NIST escolheram um ponto de referência específico na superfície de Marte, equivalente ao nível do mar no equador da Terra. Patra e o físico do NIST Neil Ashby usaram dados coletados por missões plurianuais a Marte para estimar que a gravidade superficial de Marte é cerca de cinco vezes mais fraca que a da Terra.
A gravidade de Marte por si só não é suficiente para explicar toda a situação. O sistema solar é um ambiente dinâmico repleto de objetos massivos que são constantemente atraídos uns pelos outros. O Sol representa mais de 99% da massa total do sistema solar e a sua influência gravitacional domina o movimento planetário.
A posição de Marte no sistema solar – a sua distância de vizinhos como o Sol, a Terra, a Lua, Júpiter e Saturno – força-o a uma órbita mais alongada e mais excêntrica. Em contraste, a Terra e a Lua seguem caminhos relativamente estáveis. Portanto, o tempo na Lua é 56 microssegundos mais rápido por dia do que o tempo na Terra.
“Mas para Marte, este não é o caso. Sua distância do Sol e sua órbita excêntrica tornam as variações temporais maiores. O problema dos três corpos é extremamente complexo. Agora temos quatro corpos para lidar: o Sol, a Terra, a Lua e Marte”, explicou Patra. “Levantar pesos pesados foi mais desafiador do que eu pensava inicialmente.”
Patra e Ashby chegaram aos seus cálculos finais depois de levar em conta a gravidade da superfície de Marte, o movimento orbital e os efeitos gravitacionais do Sol, da Terra e da Lua.
Abrindo caminho para uma Internet de sistemas solares
Uma diferença de 477 milionésimos de segundo parece insignificante. Cerca de um milésimo do tempo que leva para piscar. No entanto, esta pequena diferença é significativa na tecnologia moderna. Por exemplo, os sistemas de comunicação 5G exigem precisão de tempo dentro de um décimo de microssegundo.
Hoje, as mensagens enviadas entre a Terra e Marte demoram de 4 a 24 minutos para chegar, às vezes até mais. Patra comparou a situação às comunicações antes do telégrafo, quando cartas manuscritas atravessavam os oceanos de barco e demoravam semanas ou meses para receber uma resposta.
O desenvolvimento de uma estrutura de temporização interplanetária confiável poderia, em última análise, permitir redes de comunicações sincronizadas em todo o sistema solar.
“O momento é perfeito para a Lua e Marte. É o mais próximo que chegaremos de concretizar a nossa visão de ficção científica de atravessar o sistema solar.” Bijunath Patla, físico do NIST
“Se você conseguir a sincronização, é quase como uma comunicação em tempo real, nenhuma informação é perdida. Você não precisa esperar para ver o que acontece”, disse Patra.
Preparando-se para a futura exploração de Marte
Uma rede interplanetária totalmente sincronizada ainda é um futuro distante, assim como o assentamento humano permanente em Marte. Ashby salienta que estudar estes desafios temporais agora ainda pode ajudar os cientistas a prever obstáculos futuros.
“Pode levar décadas para que a superfície de Marte seja coberta por rastros de rover, mas agora é útil estudar as questões envolvidas no estabelecimento de sistemas de navegação em outros planetas e luas”, disse Ashby. “Tal como os actuais sistemas de navegação global, como o GPS, estes sistemas dependerão de relógios precisos, e o impacto nas taxas de relógio pode ser analisado com a ajuda da teoria geral da relatividade de Einstein.”
Patra acrescentou que a pesquisa também avança a ciência básica. Medir como o tempo se comporta em mundos distantes fornece um novo teste às teorias da relatividade especial e geral de Einstein.
“É ótimo saber pela primeira vez o que acontece em Marte no tempo. Ninguém sabia disso antes. Isso melhora nossa compreensão da teoria em si, da teoria de como os relógios funcionam e da teoria da relatividade”, disse ele. “A passagem do tempo é fundamental para a teoria da relatividade: como reconhecê-la, como calculá-la e o que a afeta. Parecem conceitos simples, mas podem ser bastante complexos de calcular.”
