Volgens berekeningen van het NIST zou een klok op Mars honderden microseconden per dag voorlopen, en dat verschil is niet eens stabiel: de excentrische baan van de planeet kan het verschil bijna verdubbelen. Wat een technisch detail lijkt, is in werkelijkheid een cruciale uitdaging voor elke poging tot interplanetaire navigatie of synchronisatie.
Een van de grote ongemakkelijke waarheden van ruimteverkenning is dat zodra je de aarde verlaat, alle intuïties die we als vanzelfsprekend beschouwen, beginnen te falen. Een daarvan – misschien wel de meest verraderlijke – is het idee dat de tijd overal in het universum op dezelfde manier verstrijkt. Een seconde is een seconde, toch? Nou, nee. En nieuw onderzoek van het NIST heeft dat zojuist aangetoond met een nauwkeurigheid die het voor het eerst mogelijk maakt om precies te weten hoeveel de tijd op Mars zou afwijken van die op aarde.
Het onderzoek, gepubliceerd in The Astronomical Journal, onthult dat een atoomklok op het oppervlak van Mars 477 microseconden per dag voorloopt op een klok op onze planeet. Dat is een minuscuul verschil voor iedereen die zijn dag meet in vergaderingen, koffiepauzes en wekkers, maar een ramp als je probeert te navigeren, communicatie te synchroniseren of voertuigen op twee verschillende werelden te coördineren.
Mars versnelt niet alleen de tijd, maar vervormt deze ook.
Het team van het NIST ontdekte dat het getal 477 microseconden niet vastligt. Variaties in de baan van Mars – die veel excentrischer is dan die van de aarde – kunnen het verschil met nog eens 226 microseconden per dag vergroten. Dit is geen rekenfout: het is het natuurlijke gevolg van een systeem dat wordt beheerst door de algemene relativiteitstheorie.
“We hebben te maken met vier hemellichamen tegelijk: de zon, de aarde, de maan en Mars”, legde onderzoeker Bijunath Patla uit. Hij noemde het een vierlichamenprobleem, een elegante manier om te zeggen: een dynamische, veranderlijke puzzel die vrijwel onmogelijk te vereenvoudigen is zonder aan nauwkeurigheid in te boeten.
Het resultaat is een planeet waar de tijd niet alleen sneller gaat, maar ook met kleine versnellingen en vertragingen, afhankelijk van de baanpositie. Voor een toekomstig Marsnavigatienetwerk – het equivalent van het aardse GPS – is dit een groot probleem.
Een kleine verschuiving die in de loop der jaren gigantisch wordt
Hier faalt de intuïtie opnieuw. Want 477 microseconden zijn niets… totdat je ze bij elkaar optelt.
Volgens berekeningen zou iemand die vijftig jaar op Mars heeft gewoond, ongeveer negen seconden eerder naar de aarde terugkeren dan iemand die hier is gebleven. Het is een symbolisch cijfer, ja, maar het laat op brute wijze zien hoe zwaartekracht, omloopsnelheid en positie in het zonnestelsel van invloed zijn op het verstrijken van de tijd.
Wat we vandaag in microseconden meten, zou morgen elke poging om satellieten, drones, rovers of communicatiesystemen tussen twee werelden die miljoenen kilometers van elkaar verwijderd zijn, te synchroniseren, op zijn kop zetten.
De algemene relativiteitstheorie herinnert ons er opnieuw aan dat gezond verstand niet de boventoon voert
Uiteindelijk komt het allemaal neer op Einstein. Hoe groter de zwaartekracht, hoe langzamer de tijd verstrijkt. Bij een hogere omloopsnelheid verandert ook het tempo. Mars, met zijn vijf keer zwakkere zwaartekracht en zijn andere baan, heeft gewoon zijn eigen tijdspuls.
Om deze cijfers te verkrijgen, hebben de onderzoekers een referentiepunt op het oppervlak van Mars gedefinieerd dat gelijk is aan het “zeeniveau” op aarde. Van daaruit integreerden ze gegevens over de lokale zwaartekracht, de omloopsnelheid, de excentriciteit van de baan en de verstoringen door nabije hemellichamen. Het resultaat is het meest nauwkeurige model van de Mars-tijd dat we ooit hebben gehad.
En als er één ding duidelijk is geworden door natuurkundige Neil Ashby, dan is het wel dat we dit soort details serieus moeten gaan nemen.
Een waarschuwing voor de toekomstige interplanetaire infrastructuur
Ashby drukte het voorzichtig uit: als aardse technologieën zoals 5G-netwerken een nauwkeurigheid van minder dan een tiende van een microseconde vereisen, zou het waanzin zijn om een navigatiesysteem op Mars te bedenken zonder rekening te houden met de tijdelijke eigenaardigheden ervan. “Het kan nog tientallen jaren duren voordat het oppervlak van Mars bedekt is met sporen van verkenningsvoertuigen”, zei hij, “maar het is nuttig om nu al de uitdagingen te bestuderen”.
Want het gaat niet alleen om weten hoe laat het op Mars is. Het gaat erom dat twee werelden kunnen samenwerken zonder elkaar daarbij uit het oog te verliezen.
De studie is in die zin een eerste stap. Een verklaring dat als we Mars echt willen verkennen – met astronauten, bases, satellietnetwerken of, op een dag, stabiele kolonies – we niet alleen de geologie of het klimaat moeten begrijpen, maar ook de tijd. Zijn eigen, bijzondere tijdsverloop.
En zoals Patla concludeerde: “Niemand wist dat tot nu toe. Het is goed om eindelijk te weten wat er op Mars gebeurt vanuit tijdsoogpunt.” Het verrassende is misschien dat we ons nu afvragen welke andere planeten klokken verbergen die ook niet tikken zoals de onze.
