Penelitian menunjukkan bahwa jam di Mars berdetak 477 mikrodetik lebih cepat per hari dibandingkan dengan jam di Bumi.
Teori relativitas umum Einstein menunjukkan bahwa waktu dipengaruhi oleh massa, mengakibatkan dilatasi waktu gravitasi.
Ilmuwan NIST merancang sistem pencatatan waktu yang presisi untuk Mars, penting untuk operasi masa depan di planet tersebut.
Penelitian yang dilakukan oleh dua fisikawan dari National Institute of Standards and Technology (NIST) di Amerika Serikat mengungkapkan bahwa jam di Mars berdetak 477 juta sepersekian detik (atau 477 mikrodetik) lebih cepat per hari, rata-rata dibandingkan dengan jam di Bumi.
Meskipun kecil, perbedaan tersebut dapat menjadi kritis dalam situasi di mana waktu di Bumi, Bulan, dan Mars perlu dikoordinasikan dengan presisi sepersekian detik.
Teori relativitas umum Einstein menunjukkan bahwa waktu dipengaruhi oleh massa, mengakibatkan apa dilatasi waktu gravitasi. Bagi pengamat dari luar, jam yang terpengaruh oleh medan gravitasi yang relatif kuat akan berdetak lebih lambat daripada jam di pergelangan tangan mereka sendiri.
Demikian pula, panjang setiap detik dalam medan gravitasi yang lebih lemah, lebih pendek daripada detik yang dihitung oleh pengamat yang mengalami gravitasi lebih kuat.
Sebagai contoh, jam atom di satelit GPS berjalan lebih cepat dibandingkan jam di permukaan Bumi karena perubahan gravitasi yang sangat kecil di orbit Bumi menengah, dikombinasikan dengan dampak percepatan terhadap dilasi waktu, menciptakan perbedaan bersih sebesar 38 mikrodetik per hari.
Sekarang, ilmuwan NIST Neil Ashby dan Bijunath Patla telah merancang sistem pencatatan waktu yang presisi untuk Mars.
Para fisikawan tersebut sebelumnya telah merancang standar pencatatan waktu untuk Bulan, yang serupa dengan Coordinated Universal Time (UTC) di Bumi, yang merupakan standar pencatatan waktu global.
Digunakan oleh astronom dan Jaringan Ruang Angkasa Jauh (DSN), UTC akurat hingga sekitar 100 pikosekon per hari, dengan pikosekon merupakan seperseribu miliar detik.
Di permukaan Bulan, waktu berjalan 56 mikrodetik lebih cepat daripada di Bumi, berdasarkan faktor-faktor utama seperti massa Bulan sendiri, serta interaksi gravitasi antara Matahari, Bumi, dan Bulan.
Mengukur waktu untuk Mars lebih rumit daripada untuk Bulan. Namun menjadi lebih lagi karena melibatkan Matahari, Bumi, Bulan, dan Mars.
Gravitasi permukaan Mars jauh lebih lemah daripada gravitasi permukaan Bumi karena Planet Merah itu memiliki massa sekitar sepersepuluh dari Bumi. Dengan menggunakan data yang dikumpulkan oleh misi Mars, ilmuwan memperkirakan bahwa gravitasi permukaan Mars lima kali lebih lemah daripada gravitasi Bumi.
Selain itu, Mars berjarak sekitar 1,5 satuan astronomi (AU) dari Matahari, dibandingkan dengan 1 AU untuk jarak Bumi-Matahari. Karena gaya gravitasi berkurang seiring dengan jarak berdasarkan hukum kuadrat terbalik, Mars mengalami gaya gravitasi yang lebih lemah dari Matahari.
Hal ini semakin rumit karena Mars memiliki orbit yang jauh lebih eksentrik daripada Bumi, sehingga mengalami fluktuasi gravitasi yang lebih besar.
Meskipun jam di Mars rata-rata berjalan 477 mikrodetik lebih cepat daripada di Bumi, perbedaan ini berkurang atau bertambah sebesar 266 mikrodetik per hari sepanjang tahun Mars.
Tahun di sana juga jauh lebih panjang daripada tahun Bumi, karena membutuhkan 687 hari untuk mengorbit Matahari. Hari Mars juga lebih panjang, karena planet merah ini membutuhkan tambahan 40 menit untuk menyelesaikan satu putaran penuh pada porosnya dibandingkan dengan Bumi.
Mencapai kerangka waktu yang presisi dan skalabel ini sangat penting untuk operasi masa depan di Mars, termasuk pendaratan manusia yang bersejarah dan menentukan.
Selama periode transisi ini, pencatatan waktu di luar Bumi akan menjadi krusial untuk mendukung komunikasi, penentuan posisi, dan navigasi dalam misi bulan yang direncanakan oleh entitas komersial maupun program antariksa nasional.
Membangun infrastruktur pencatatan waktu yang dapat diskalakan di luar lingkungan Bumi-Bulan dan menciptakan kerangka kerja untuk "sinkronisasi waktu antarbintang yang otonom" merupakan tujuan yang esensial, sehingga penelitian ini mewakili langkah vital dalam eksplorasi antariksa.