En la Tierra, encontrar el momento adecuado no es fácil. Nuestro planeta depende de un sofisticado sistema global que combina relojes atómicos, satélites GPS y redes de comunicaciones ultrarrápidas para mantener todo sincronizado.
Esta precisión no se extiende naturalmente más allá de la Tierra. Albert Einstein demostró que el tiempo no avanza a la misma velocidad en todas partes del universo. La velocidad a la que avanza un reloj depende de la gravedad, lo que significa que los relojes funcionan ligeramente más lento en gravedad fuerte y más rápido en gravedad débil. Incluso la coordinación horaria en todo el mundo es compleja. Extender esa coordinación a todo el sistema solar es mucho más desafiante. Para los futuros exploradores que deseen vivir y trabajar en Marte, primero se debe responder una pregunta fundamental: ¿cuánto tiempo hay en Marte?
Los científicos calcularon por primera vez el tiempo en Marte
Los físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han desarrollado una respuesta definitiva. Sus cálculos muestran que los relojes marcianos funcionan 477 microsegundos (millonésimas de segundo) más rápido por día que los relojes de la Tierra. Esa diferencia no es constante. Debido a la órbita alargada de Marte y a los efectos gravitacionales de otros cuerpos, la diferencia horaria puede variar hasta 226 microsegundos por día durante todo el año marciano.
La investigación se publicó recientemente en The Astronomical Journal y se basa en un estudio de 2024 en el que los científicos del NIST describieron un marco para un cronometraje de alta precisión en la Luna.
Comprender cómo pasa el tiempo en Marte es esencial para futuras misiones, dice el físico del NIST Bijunath Patla. Mientras la NASA se prepara para una exploración más avanzada de Marte, la sincronización precisa será fundamental para la navegación, la comunicación y la coordinación a través de distancias planetarias.
“Es el momento adecuado para la Luna y Marte”, dijo Patla. “Es lo más cerca que hemos estado de hacer realidad la visión de ciencia ficción de la expansión a través del sistema solar”.
Zona horaria de Marte
Marte opera con un horario diferente al de la Tierra en varios sentidos. Un solo día marciano dura unos 40 minutos más que un día terrestre, y un año marciano se extiende a lo largo de 687 días terrestres, en comparación con los 365 de la Tierra. Más allá de estas diferencias obvias, los científicos necesitan determinar si cada segundo en Marte se mueve al mismo ritmo que en la Tierra.
Un reloj atómico colocado en la superficie de Marte funcionaría normalmente. El reloj correrá como el mundo. El problema surge al comparar un reloj de Marte con un reloj de la Tierra. Con el tiempo, los dos relojes divergen. La tarea de los científicos era determinar cuán grande sería el desplazamiento para definir la zona horaria del planeta.
Ese cálculo resultó más complicado de lo esperado. Según la teoría de la relatividad de Einstein, la gravedad altera el flujo del tiempo. Los relojes se ralentizan cuando la gravedad es fuerte y se aceleran cuando la gravedad es débil. El movimiento de un planeta a través del espacio también afecta la forma en que pasa el tiempo, y el movimiento orbital contribuye a cambios adicionales.
Gravitación, órbitas y relatividad.
Para hacer posibles los cálculos, los investigadores del NIST seleccionaron un punto de referencia fijo en la superficie de Marte, comparable al nivel del mar en el ecuador de la Tierra. Utilizando datos recopilados a lo largo de los años por las misiones a Marte, Patla y su colega físico del NIST Neil Ashby estimaron la gravedad de la superficie de Marte, que es aproximadamente cinco veces más débil que la de la Tierra.
La gravedad de Marte por sí sola no fue suficiente para explicar todo el panorama. El Sistema Solar es un entorno dinámico lleno de objetos masivos que constantemente se atraen unos a otros. El Sol contiene más del 99% de la masa total del Sistema Solar y su influencia gravitacional domina el movimiento de los planetas.
La posición de Marte en el Sistema Solar (su distancia del Sol y de sus vecinos como la Tierra, la Luna, Júpiter y Saturno) lo obliga a adoptar una órbita más alargada y excéntrica. Por el contrario, la Tierra y la Luna siguen trayectorias relativamente estables. Como resultado, el tiempo en la Luna normalmente avanza 56 microsegundos más rápido por día que el tiempo en la Tierra.
“Pero ese no es el caso de Marte. Su distancia del Sol y su peculiar órbita hacen que la variación del tiempo sea mayor. Un problema de tres cuerpos es muy complicado. Ahora estamos tratando con cuatro: el Sol, la Tierra, la Luna y Marte”, explicó Patla. “Levantar objetos pesados fue más desafiante de lo que pensé inicialmente”.
Después de tener en cuenta la gravedad de la superficie de Marte, el movimiento orbital y los efectos gravitacionales del Sol, la Tierra y la Luna, Patla y Ashby llegaron a sus cálculos finales.
Los sistemas solares allanan el camino para Internet
Una diferencia de 477 millonésimas de segundo puede parecer trivial. Eso es aproximadamente una milésima parte del tiempo que lleva parpadear. Sin embargo, en la tecnología moderna estas pequeñas diferencias son extremadamente importantes. Por ejemplo, los sistemas de comunicación 5G requieren una precisión de sincronización de décimas de microsegundo.
Hoy en día, los mensajes enviados entre la Tierra y Marte tardan entre cuatro y 24 minutos en llegar y, a veces, más. Patla comparó la situación con la comunicación antes del telégrafo, cuando las cartas escritas a mano cruzaban el océano en barco y las respuestas tardaban semanas o meses en llegar.
La creación de un marco confiable para el cronometraje entre planetas podría eventualmente permitir redes de comunicación sincronizadas en todo el sistema solar.
“Ha llegado el momento adecuado para la Luna y Marte. Esto es lo más cercano a hacer realidad la visión de ciencia ficción de la expansión por todo el Sistema Solar”. Bijunath Patla, físico del NIST
“Si consigues sincronización, es casi como una comunicación en tiempo real sin pérdida de datos. No tienes que esperar a ver qué sucede”, afirmó Patla.
Preparándose para la futura exploración de Marte
Las redes interplanetarias totalmente sincronizadas están en un futuro lejano, al igual que los asentamientos humanos permanentes en Marte. Aun así, estudiar los desafíos de este período ayuda ahora a los científicos a predecir los obstáculos que se avecinan, señaló Ashby.
“Pueden pasar décadas antes de que la superficie de Marte sea cubierta por las huellas de los rovers errantes, pero ahora es útil estudiar los problemas involucrados en el despliegue de sistemas de navegación en otros planetas y lunas”, dijo Ashby. “Al igual que los actuales sistemas de navegación global, como el GPS, estos sistemas dependerán de relojes precisos, y el efecto sobre las velocidades de reloj se puede analizar utilizando la teoría general de la relatividad de Einstein”.
Patla añadió que la investigación también hace avanzar la ciencia básica. Medir cómo se comporta el tiempo en mundos distantes proporciona nuevas pruebas de las teorías de la relatividad especial y general de Einstein.
“Es bueno saber por primera vez qué está pasando con el tiempo en Marte. Nadie lo sabía antes. Mejora nuestro conocimiento de la teoría, el funcionamiento de los relojes y la teoría de la relatividad”, dijo. “El paso del tiempo es fundamental para la teoría de la relatividad: cómo lo percibes, cómo lo calculas y qué le afecta. Estos pueden parecer conceptos simples, pero pueden ser bastante complejos de calcular”.
