שעונים יפעלו מעט מהר יותר או לאט יותר בהתאם לעוצמת הכבידה בסביבתם, מה שמקשה על סנכרון השעונים שלנו כאן על כדור הארץ, שלא לדבר על פני מערכת השמש העצומה. בעידן שבו התיישבות אנושית על כוכב הלכת מאדים עולה על שולחן הדיונים, אחד הדברים שמסקרנים יותר מכל הוא אומדן הזמן על כוכב הלכת האדמדם.
פיזיקאים במכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) סיפקו תשובה מדויקת לשאלה הזמן על מאדים בפעם הראשונה. בממוצע, שעונים על מאדים יתקתקו 477 מיקרו-שניות (מיליונית השנייה) מהר יותר ביום מאשר על כדור הארץ. עם זאת, מסלולו האקסצנטרי של מאדים וכוח המשיכה משכניו יכולים להגדיל או להקטין את המהירות - עד 226 מיקרו-שניות ביום במהלך שנת מאדים.
ממצאים אלה, שפורסמו לאחרונה בכתב העת The Astronomical Journal, מגיעים בעקבות מחקר משנת 2024 שבו פיזיקאים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה פיתחו תוכנית למדידת זמן מדויקת על הירח. "התגלית בדבר אומדן הזמן על מאדים מהווה אבן דרך למשימות חלל עתידיות", אמר הפיזיקאי ד"ר ביג'ונאת פאטלה, מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה. "הבנת הזמן על כוכב הלכת השכן שלנו תסייע לסנכרן את הניווט והתקשורת ברחבי מערכת השמש".
ימים ושנים על מאדים ארוכים יותר מאלה שעל כדור הארץ. יום על כוכב הלכת הרביעי במערכת השמש, או סיבוב מלא סביב צירו, ארוך ב-40 דקות מזה של כדור הארץ. כמו כן, לוקח לו 687 ימים להשלים את מסלולו סביב השמש, בהשוואה ל-365 ימים של כדור הארץ.
6 צפייה בגלריה
כוכב הלכת מאדים, כפי שצולם על ידי מארס גלובל סרוויור, חללית רובוטית אמריקנית שפותחה עבור נאס"א על ידי המעבדה להנעה סילונית ושוגרה בנובמבר 1996
(צילום: NASA/JPL/MSSS)
6 צפייה בגלריה
תמונה שצולמה על ידי רובר פרסווירנס ("התמדה") של נאס"א, מפני השטח של מאדים
(צילום: NASA / JPL-Caltech / ASU/MSSS)
אם הייתם נוחתים על פני מאדים עם שעון אטומי, הוא עדיין היה מתקתק באותו אופן שבו היה מתקתק על כדור הארץ. אבל אם תשוו את שעון מאדים לשעון שעל כדור הארץ, הם יהיו לא מסונכרנים. האתגר הוא לקבוע עד כמה הזמן של מאדים שונה מזה של כדור הארץ, כמעט כמו חישוב הפרש אזורי זמן.
תורת היחסות של איינשטיין קובעת שעוצמת כוח הכבידה משפיעה על חלוף הזמן. שעונים מתקתקים לאט יותר כאשר כוח הכבידה חזק יותר, ומהר יותר כאשר כוח הכבידה חלש יותר. מהירות מסלולו של כוכב לכת תגרום גם לשעונים לתקתק לאט או מהר יותר.
החוקרים בחרו נקודה על פני מאדים שתשמש כנקודת ייחוס (כמו גובה פני הים בקו המשווה בכדור הארץ). הודות לשנים של נתונים שנאספו ממשימות למאדים, הצליחו החוקרים להעריך את כוח הכבידה על פני השטח של מאדים, שהוא חלש פי חמישה מזה של כדור הארץ. עם זאת, היה עליהם לקחת בחשבון יותר מאשר הנתון הזה.
למערכת השמש שלנו יש גופים מסיביים אחרים שמושכים זה את זה. השמש לבדה מהווה יותר מ-99% מהמסה במערכת השמש שלנו. מיקומו של מאדים במערכת השמש – מרחקו מהשמש, משכניו כמו כדור הארץ, הירח, צדק ושבתאי – מושך אותו למסלול אקסצנטרי ומוארך יותר.
בעוד שמסלולי כדור הארץ והירח קבועים יחסית, שכן הזמן על הירח מהיר באופן עקבי ב-56 מיקרו-שניות מהזמן על כדור הארץ, נראה כי לא כך הדבר לגבי מאדים. "המרחק שלו מהשמש והמסלול האקסצנטרי שלו הופכים את השינויים בזמן לגדולים יותר", הסביר ד"ר פאטלה.
לאחר שלקחו בחשבון את כוח המשיכה של מאדים, מסלולו האקסצנטרי והשפעת השמש, כדור הארץ והירח על מאדים, הגיעו החוקרים לפתרון. אולי 477 מיקרו-שניות לא נשמע הרבה (בערך אלפית מהזמן שלוקח למצמץ), אבל התחשבות בהפרשי זמן זעירים היא המפתח לפיתוח רשתות תקשורת.
כרגע, התקשורת בין כדור הארץ למאדים מתעכבת בין 4 ל-24 דקות (לפעמים יותר). בעוד מדענים מתכננים משימות עתידיות על מאדים, עליהם להבין כיצד הזמן חולף ומתקתק על מאדים כדי לסנכרן טוב יותר את התקשורת עם רכבי החלל בכוכב הלכת האדמדם. על כן, השגת מסגרת לתזמון בין כוכבי לכת סוללת את הדרך ליצירת רשתות מסונכרנות על פני מרחקים עצומים.
