Tijd is niet absoluut; het is relatief. En volgens recente berekeningen van wetenschappers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) verstrijkt de tijd iets sneller op Mars dan op aarde – met een gemiddelde van 477 miljoenste van een seconde per dag. Dit is geen sciencefiction; het is een direct gevolg van Einsteins algemene relativiteitstheorie, en het heeft reële implicaties voor toekomstige ruimteverkenning.
Waarom de tijd op Mars verschilt
De discrepantie komt voort uit een complex samenspel van zwaartekrachten en orbitale mechanica. Mars heeft een zwakkere zwaartekracht dan de aarde (ongeveer vijf keer minder), draait in een langzamer tempo rond de zon en volgt een meer elliptisch pad. Deze factoren zorgen samen voor meetbare tijdsdilatatie.
- De rol van de zwaartekracht: Sterkere zwaartekracht vertraagt de tijd, zoals voorspeld door Einstein. De grotere zwaartekracht van de aarde oefent een sterkere aantrekkingskracht op de tijd uit dan die van Mars.
- Orbitale excentriciteit: De iets verlengde baan van Mars betekent dat de baan versnelt en vertraagt ten opzichte van de zon, wat het verstrijken van de tijd verder beïnvloedt.
- Multi-lichamenprobleem: De zon, de aarde, de maan en Mars oefenen allemaal een zwaartekrachtinvloed op elkaar uit. Om de precieze effecten te berekenen, moet een ingewikkeld vierlichamenprobleem worden opgelost.
Zoals NIST-wetenschapper Bijunath Patla uitlegde: “De afstand van Mars tot de zon en zijn excentrische baan maken de variaties in de tijd groter.” De berekeningen waren verrassend moeilijk en overtroffen de aanvankelijke verwachtingen.
Tijdsdilatatie uitgelegd
Dit fenomeen, bekend als tijdsdilatatie, beperkt zich niet tot Mars. Het is hetzelfde effect dat de beroemde ‘tweelingparadox’ veroorzaakt, waarbij een ruimtereiziger die met bijna de lichtsnelheid beweegt langzamer veroudert dan zijn of haar aardgebonden broer of zus. Op dezelfde manier vertraagt de tijd in de buurt van zwarte gaten als gevolg van extreme zwaartekracht. Op Mars is het verschil weliswaar klein, maar wel meetbaar.
Voor iemand die op Mars staat, voelt een seconde als een seconde. Maar voor een waarnemer op aarde zal die Mars-seconde een fractie sneller voorbijgaan. Het gemiddelde verschil bedraagt 477 microseconden per dag, maar kan met wel 226 microseconden fluctueren, afhankelijk van de positie van Mars in zijn baan.
Implicaties voor ruimteverkenning
Hoewel het verschil klein lijkt, is het significant voor technologieën met hoge precisie. 5G-netwerken vereisen bijvoorbeeld synchronisatie binnen een tiende van een microseconde. Toekomstige navigatie- en communicatiesystemen in het hele binnenste zonnestelsel zullen rekening moeten houden met dit tijdsverschil.
Nauwkeurige klokken zijn essentieel voor interplanetaire navigatie, net zoals voor GPS op aarde. Door te begrijpen hoe de tijd zich op andere planeten gedraagt, kunnen we zorgen voor naadloze communicatie en nauwkeurige positionering voor zowel robot- als menselijke ontdekkingsreizigers.
“Het kan tientallen jaren duren voordat het oppervlak van Mars bedekt wordt door de sporen van rondzwervende rovers, maar het is nu nuttig om de kwesties te bestuderen die betrokken zijn bij het opzetten van navigatiesystemen op andere planeten en manen”, zegt Neil Ashby van NIST.
Het NIST-team heeft ook berekend dat klokken op de maan 56 microseconden sneller tikken dan op aarde. Deze bevindingen markeren een stap in de richting van het verwezenlijken van de lang gekoesterde droom van het uitbreiden van de menselijke aanwezigheid in het hele zonnestelsel.
Concluderend: het subtiele maar meetbare tijdsverschil tussen Mars en de aarde is niet alleen maar een theoretische curiositeit. Het is een praktische uitdaging die moet worden aangepakt naarmate we dichter bij het vestigen van permanente nederzettingen en onderling verbonden netwerken buiten onze planeet komen. Het universum werkt volgens precieze regels, en het in acht nemen van die regels zal van cruciaal belang zijn voor succes in het volgende tijdperk van ruimteverkenning.
