آیا زمان در «ماه» سریع‌تر از «مریخ» می‌گذرد؟/ نتایج محاسبات جدید ناسا

زمان در مریخ ۴۷۷ میکروثانیه جلوتر از زمین می‌گذرد، در حالی که این اختلاف در کره ماه تنها ۵۶ میکروثانیه است. به لطف تأثیر نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، زمان به طور متوسط در مریخ سریع‌تر از زمین می‌گذرد. دانشمندان بر این باورند که این موضوع پیامدهایی برای شبکه‌های ناوبری و ارتباطی آینده خواهد داشت که ممکن است در منظومه شمسی داخلی گسترش یابند.

نیل اشبی و بیجونات پاتلا از مؤسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده، اختلاف زمانی بین مریخ و زمین را با در نظر گرفتن قدرت گرانش در مریخ که پنج برابر ضعیف‌تر از زمین است، محاسبه کردند. این محاسبات شامل سرعت و خروج از مرکز مدار سیاره سرخ به دور خورشید و تأثیر گرانشی خورشید و نزدیک‌ترین همسایگان مریخ، یعنی زمین و ماه، می‌شود. پاتلا می‌گوید: “فاصله مریخ از خورشید و مدار خارج از مرکز آن، تغییرات زمانی را بیشتر می‌کند. این مسئله سه جسم بسیار پیچیده است و اکنون ما با چهار جسم سروکار داریم: خورشید، زمین، ماه و مریخ.”

نظریه نسبیت عام اینشتین توضیح می‌دهد که چگونه ساعت‌ها می‌توانند بسته به چارچوب مرجع خود، سریع‌تر یا کندتر حرکت کنند. این اثر که «اتساع زمان» نامیده می‌شود، می‌تواند منجر به پدیده‌ای به نام پارادوکس دوقلوها شود. به طور مشابه، زمان در نزدیکی یک سیاه‌چاله کندتر می‌گذرد زیرا میدان گرانشی آن بسیار قوی‌تر از زمین است.

از آنجا که مریخ از خورشید دورتر از زمین است، با سرعت کمتری به دور خورشید می‌چرخد که به کندتر حرکت کردن ساعت‌ها در مریخ نسبت به زمین منجر می‌شود. با این حال، مدار مریخ به دور خورشید کمی غیرعادی‌تر از زمین است و این بدان معناست که مریخ وقتی کمی به خورشید نزدیک‌تر است، کمی در مدار خود سرعت می‌گیرد و وقتی دورتر است، کندتر می‌شود.

این تغییرات در طول یک سال مریخی منجر به تغییر سرعت حرکت ساعت‌ها در مریخ نسبت به زمین می‌شود. برای یک فضانورد در مریخ، یک ثانیه همچنان یک ثانیه طول می‌کشد، اما از نظر یک ناظر روی زمین، آن ثانیه در مریخ کمی سریع‌تر به نظر می‌رسد. در حالی که میانگین اختلاف بین ساعت‌ها در مریخ و زمین ۴۷۷ میکروثانیه در روز است، این مقدار می‌تواند بسته به موقعیت مریخ در مدار خود نسبت به زمین و ماه تا ۲۲۶ میکروثانیه افزایش یا کاهش یابد.

اگرچه اتساع زمانی بین مریخ و زمین به اندازه یک سفینه فضایی نسبیتی یا در افق رویداد یک سیاهچاله چشمگیر نیست، اما همین مقدار می‌تواند به طور بالقوه شبکه‌های ناوبری و ارتباطی آینده‌ای را که ممکن است در اطراف مریخ ایجاد کنیم، مختل کند. به عنوان مثال، شبکه‌های 5G باید دقتی در حد یک دهم میکروثانیه داشته باشند.

اشبی می‌گوید: “ممکن است دهه‌ها طول بکشد تا سطح مریخ توسط رد مریخ‌نوردهای سرگردان پوشیده شود، اما اکنون مطالعه مسائل مربوط به ایجاد سیستم‌های ناوبری در سیارات و قمرهای دیگر مفید است.” این سیستم‌ها به ساعت‌های دقیق وابسته خواهند بود و اثرات سرعت ساعت را می‌توان با کمک نظریه نسبیت عام اینشتین تجزیه و تحلیل کرد.

اشبی و پاتلا پیش از این تفاوت گذر زمان در ماه را در مقایسه با زمین محاسبه کرده و دریافتند که ساعت‌های روی ماه ۵۶ میکروثانیه سریع‌تر از ساعت‌های روی زمین حرکت می‌کنند.