Часы, которые всегда спешат: Марс живёт в другом ритме — и наука наконец поняла, почему

Учёные из Национального института стандартов и технологий США (NIST) установили, что время на Марсе течёт немного быстрее, чем на Земле. Разница составляет в среднем 477 микросекунд в сутки и колеблется в зависимости от положения планеты на орбите.

Быстрее, чем на Земле

Исследование стало самым точным на сегодняшний день расчётом течения времени на Марсе. Учёные учли влияние не только гравитации Красной планеты, но и форму её орбиты, а также воздействие соседних тел — Солнца, Земли и Луны.

"Задача оказалась крайне сложной, поскольку потребовала учёта гравитационного взаимодействия сразу четырёх тел", — пояснил физик NIST Биджунат Патла.

Результаты показали, что более слабая гравитация Марса ускоряет течение времени по сравнению с Землёй, тогда как его медленное движение по орбите, наоборот, слегка замедляет его. Преобладающим оказывается именно ускоряющий эффект: на Марсе время идёт быстрее примерно на полмиллисекунды в сутки. Подобные расчёты опираются и на данные миссий NASA, например, когда Perseverance доказал, что Марс когда-то был тёплым и сырым, что помогло уточнить представления о массе и составе планеты.

Почему время на Марсе "убегает"

Разница объясняется действием общей теории относительности Эйнштейна, согласно которой течение времени зависит от силы гравитации. Чем слабее притяжение, тем быстрее идут часы. На поверхности Марса гравитация почти втрое слабее земной, что и приводит к ускорению времени.

Однако на ход времени влияет не только сила притяжения. Орбита Марса сильно вытянута, из-за чего в разные периоды года расстояние до Солнца и, следовательно, гравитационное воздействие меняются. Именно поэтому расчётное расхождение — 477 микросекунд — имеет допустимое отклонение около ±226 микросекунд.

Учёные провели моделирование на уровне, эквивалентном земному уровню моря — так называемом ареоиде, или марсианском аналоге геоида. В этой условной точке рассчитывалось, как время будет течь на поверхности планеты в реальных условиях её орбиты и гравитационного поля.

Почему это важно для будущих миссий

На первый взгляд, микросекундные расхождения кажутся несущественными, но в контексте межпланетных коммуникаций точность времени критически важна. Любая ошибка в синхронизации способна вызвать сбои в работе навигационных систем, сетей связи и роботизированных аппаратов.

"При должной синхронизации связь будет гораздо эффективнее, без потери информации из-за временных расхождений", — отметил Биджунат Патла.

Современная передача данных между Землёй и Марсом уже имеет задержку от 4 до 24 минут из-за расстояния между планетами. Но для будущих миссий, включая автономные станции и потенциальные поселения, потребуется координация сигналов с точностью до долей секунды — как в современных сетях 5G.

Без учёта "ускоренного марсианского времени" подобная синхронизация невозможна. Именно поэтому расчёты NIST станут основой для будущих стандартов межпланетного времени.

Первые шаги к марсианским часам

Ведущий автор исследования Нейл Эшби отметил, что работа по измерению течения времени на других планетах имеет не только научное, но и практическое значение. Разработка точных моделей времени необходима для навигации и передачи данных между планетами, где сигнал подвержен задержкам и искажениям.

"Хотя до активного освоения поверхности Марса могут пройти десятилетия, изучать вопросы навигации и хронометража на других планетах полезно уже сейчас", — подчеркнул Эшби.

Учёные уверены: точная "марсианская шкала времени" позволит создавать устойчивые коммуникационные сети, объединяющие Землю и другие планеты Солнечной системы. Ведь уже известно, что гравитация Марса влияет даже на наклон земной оси, а значит, хронометрия и орбитальная механика тесно связаны во всей системе планет. Это шаг к будущему, где космос станет не просто направлением исследований, а частью повседневной инфраструктуры человечества.