Ο χρόνος κυλάει πιο γρήγορα στον Άρη;
Ο χρόνος κυλάει πιο γρήγορα στον Άρη και οι επιστήμονες το ξέρουν επιτέλους.
Έρευνα που διεξήχθη από δύο φυσικούς από το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) στις ΗΠΑ αποκαλύπτει ότι τα ρολόγια στον Άρη χτυπούν 477 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου (ή 477 μικροδευτερόλεπτα) πιο γρήγορα ανά ημέρα, κατά μέσο όρο, σε σύγκριση με τα ρολόγια της Γης.
Αν και μικρή, αυτή η διαφορά θα μπορούσε να είναι κρίσιμη σε καταστάσεις όπου ο χρόνος στη Γη, τη Σελήνη και τον Άρη πρέπει να συντονίζεται με ακρίβεια κλάσματος του δευτερολέπτου.
Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν δείχνει ότι ο χρόνος επηρεάζεται από τη μάζα, με αποτέλεσμα αυτό που είναι γνωστό ως βαρυτική διαστολή του χρόνου. Για έναν εξωτερικό παρατηρητή, τα ρολόγια που επηρεάζονται από ένα σχετικά ισχυρό βαρυτικό πεδίο θα χτυπούν πιο αργά από το ρολόι στον καρπό τους.
Ομοίως, η διάρκεια κάθε δευτερολέπτου μέσα σε ένα ασθενέστερο βαρυτικό πεδίο είναι μικρότερη από τα δευτερόλεπτα που μετρώνται από παρατηρητές που βιώνουν περισσότερη βαρύτητα.
Για παράδειγμα, τα ατομικά ρολόγια σε δορυφόρους GPS λειτουργούν πιο γρήγορα σε σύγκριση με τα ρολόγια στην επιφάνεια της Γης, καθώς η ελάχιστη αλλαγή στη βαρύτητα σε μεσαία τροχιά γύρω από τη Γη, σε συνδυασμό με την επίδραση της επιτάχυνσής τους στη διαστολή του χρόνου, δημιουργεί μια καθαρή διαφορά 38 μικροδευτερολέπτων ανά ημέρα .
Τώρα, οι επιστήμονες του NIST, Neil Ashby και Bijunath Patla, έχουν επινοήσει ένα ακριβές σύστημα χρονομέτρησης για τον Άρη.
Γραφική απεικόνιση του χρόνου και της βαρύτητας που επηρεάζουν ο ένας τον άλλον. Ο χρόνος επηρεάζεται από τη βαρύτητα και η βαρύτητα επηρεάζεται από τη μάζα. ( J. Wang/NIST ).
Οι φυσικοί είχαν προηγουμένως επινοήσει ένα πρότυπο χρονομέτρησης για τη Σελήνη , ανάλογο με τη Συντονισμένη Παγκόσμια Ώρα (UTC) στη Γη, η οποία είναι το παγκόσμιο πρότυπο χρονομέτρησης. Χρησιμοποιείται από τους αστρονόμους και το Δίκτυο Διαστήματος (DSN), η UTC έχει ακρίβεια περίπου 100 πικοδευτερόλεπτα την ημέρα , με ένα πικοδευτερόλεπτο να είναι ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου.
Στην επιφάνεια της Σελήνης, ο χρόνος κυλάει 56 μικροδευτερόλεπτα γρηγορότερα από ό,τι στη Γη, με βάση σημαντικούς παράγοντες όπως η δική της μάζα, καθώς και η βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ Ήλιου, Γης και Σελήνης.
Αλλά η μέτρηση του χρόνου για τον Άρη είναι πιο περίπλοκη από ό,τι για τη Σελήνη, εξηγεί ο Patla: «Ένα πρόβλημα τριών σωμάτων είναι εξαιρετικά περίπλοκο. Τώρα έχουμε να κάνουμε με τέσσερα: τον Ήλιο, τη Γη, τη Σελήνη και τον Άρη».
Η επιφανειακή βαρύτητα του Άρη είναι πολύ ασθενέστερη από τη γήινη επιφανειακή βαρύτητα, λόγω του ότι ο Άρης έχει περίπου το 1/10 της μάζας της Γης. Χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέχθηκαν από αποστολές στον Άρη, οι Ashby και Patla εκτιμούν ότι η επιφανειακή βαρύτητα του Άρη είναι 5 φορές ασθενέστερη από τη Γη .
Επιπλέον, ο Άρης βρίσκεται περίπου 1,5 αστρονομικές μονάδες (AU) από τον Ήλιο, σε σύγκριση με 1 AU για την απόσταση Γης-Ήλιου.Δεδομένου ότι η έλξη της βαρύτητας μειώνεται με την απόσταση μέσω του νόμου του αντιστρόφου τετραγώνου, ο Άρης υπόκειται σε ασθενέστερο βαρυτικό δυναμικό από τον Ήλιο.
Αυτό περιπλέκεται περαιτέρω από το γεγονός ότι ο Άρης έχει πολύ πιο εκκεντρική τροχιά από τη Γη, γεγονός που τον αναγκάζει να βιώσει μεγαλύτερες διακυμάνσεις στο βαρυτικό δυναμικό.
Έτσι, ενώ τα ρολόγια του Άρη τρέχουν κατά μέσο όρο 477 μικροδευτερόλεπτα γρηγορότερα από τα ρολόγια της Γης, αυτή η διαφορά μειώνεται ή αυξάνεται κατά 266 μικροδευτερόλεπτα την ημέρα καθ' όλη τη διάρκεια ενός αρειανού έτους.
Αυτό το αρειανό έτος είναι επίσης πολύ μεγαλύτερο από ένα γήινο έτος, καθώς ο Άρης χρειάζεται 687 ημέρες για να κάνει μια τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Η ημέρα του είναι επίσης μεγαλύτερη, καθώς ο κόκκινος πλανήτης χρειάζεται 40 επιπλέον λεπτά για να ολοκληρώσει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον άξονά του, σε σύγκριση με τη Γη.
Οι τροχιές του Άρη και της Γης, με τις εποχές σε κόκκινο και μπλε χρώμα, αντίστοιχα ( Areong/Wikimedia Commons).
Η επίτευξη αυτών των ακριβών, κλιμακούμενων χρονικών πλαισίων είναι επιτακτική ανάγκη για μελλοντικές επιχειρήσεις στον Άρη, συμπεριλαμβανομένης μιας μοιραίας και ιστορικής ανθρώπινης προσγείωσης.
«Μπορεί να περάσουν δεκαετίες πριν η επιφάνεια του Άρη καλυφθεί από τα ίχνη των περιπλανώμενων ρόβερ, αλλά είναι χρήσιμο τώρα να μελετήσουμε τα ζητήματα που σχετίζονται με την εγκατάσταση συστημάτων πλοήγησης σε άλλους πλανήτες και φεγγάρια», λέει ο Άσμπι.
Κατά την ενδιάμεση περίοδο, η χρονομέτρηση εκτός Γης θα είναι ζωτικής σημασίας για την υποστήριξη των επικοινωνιών, του προσδιορισμού θέσης και της πλοήγησης για τις σεληνιακές αποστολές που σχεδιάζονται τόσο από εμπορικούς φορείς όσο και από εθνικά διαστημικά προγράμματα.
Η δημιουργία κλιμακώσιμης υποδομής χρονομέτρησης πέρα από το περιβάλλον Γης-Σελήνης και η δημιουργία ενός πλαισίου για « αυτόνομο διαπλανητικό συγχρονισμό χρόνου » είναι επομένως ένας ουσιαστικός στόχος, επομένως αυτή η έρευνα πραγματοποιεί ένα ζωτικό βήμα για την εξερεύνηση του διαστήματος.
Ο Πάτλα υπογραμμίζει τη σημασία αυτών των ευρημάτων: «Η κατάλληλη στιγμή για τη Σελήνη και τον Άρη είναι η κατάλληλη στιγμή. Αυτή είναι η πιο κοντινή απόσταση που έχουμε φτάσει στην υλοποίηση του οράματος επιστημονικής φαντασίας για επέκταση σε όλο το Ηλιακό Σύστημα».
Αυτή η έρευνα δημοσιεύθηκε στο The Astronomical Journal.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα sciencealert
https://www.sciencealert.com/time-moves-faster-on-mars-and-scientists-finally-know-by-how-much