Αν ποτέ κατορθώσουμε να στείλουμε επανδρωμένη αποστολή στον Άρη, οι αστροναύτες θα έρθουν αντιμέτωποι με μια ενδιαφέρουσα ιδιαιτερότητα: θα γερνούν ελάχιστα πιο γρήγορα από ό,τι στη Γη. Ενώ αυτό μπορεί να φαντάζει ως θεωρητική πληροφορία, για τους επιστήμονες που ετοιμάζουν τις επόμενες διαστημικές αποστολές, αποτελεί έναν κρίσιμο γρίφο που μόλις βρήκε τη λύση του.
Μια πρόσφατη μελέτη από φυσικούς του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας των ΗΠΑ (NIST) προσδιορίζει με μαθηματική ακρίβεια πόσο πιο γρήγορα κυλά ο χρόνος στον Κόκκινο Πλανήτη, ανοίγοντας το δρόμο για το GPS του μέλλοντος.
Η κληρονομιά του Αϊνστάιν και η βαρυτική διαστολή
Για να κατανοήσουμε αυτό το παράδοξο, πρέπει να ανατρέξουμε στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, η βαρύτητα δεν είναι απλώς μια δύναμη που μας συγκρατεί στο έδαφος, αλλά μια καμπύλωση του χωροχρόνου που προκαλείται από τη μάζα. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός σώματος (όπως η Γη), τόσο πιο ισχυρή είναι η βαρύτητα και τόσο πιο «αργά» κυλά ο χρόνος κοντά του.
Αντίθετα, σε περιβάλλοντα με ασθενέστερη βαρύτητα, τα ρολόγια τρέχουν πιο γρήγορα. Αυτό το φαινόμενο είναι ήδη ορατό στην καθημερινότητά μας: οι δορυφόροι GPS που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη, μακριά από τη βαρυτική έλξη της επιφάνειας, κερδίζουν περίπου 38 μικροδευτερόλεπτα ημερησίως σε σχέση με τα ρολόγια στο έδαφος. Χωρίς διορθώσεις από μηχανικούς, το GPS στο κινητό σας θα είχε σοβαρές ανακρίβειες.
Ο μαγικός αριθμός: 477 μικροδευτερόλεπτα
Στον Άρη, η κατάσταση είναι ακόμη πιο περίπλοκη. Ο Κόκκινος Πλανήτης έχει σημαντικά μικρότερη μάζα από τη Γη (περίπου το ένα δέκατο), γεγονός που σημαίνει ασθενέστερη βαρύτητα. Επιπλέον, απέχει περισσότερο από τον Ήλιο, λαμβάνοντας λιγότερη βαρυτική επίδραση.
Σύμφωνα με τους Neil Ashby και Bijunath Patla, οι συνθήκες στον Άρη οδηγούν σε ένα εντυπωσιακό αποτέλεσμα: τα ρολόγια στον Άρη τρέχουν κατά μέσο όρο 477 μικροδευτερόλεπτα (εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου) πιο γρήγορα ανά γήινη ημέρα, συγκριτικά με τα ρολόγια στη Γη.
Για να έχουμε ένα μέτρο σύγκρισης, στη Σελήνη ο χρόνος τρέχει περίπου 56 μικροδευτερόλεπτα πιο γρήγορα ανά ημέρα σε σχέση με τη Γη. Η διαφορά στον Άρη είναι αισθητά μεγαλύτερη, κυρίως λόγω της απόστασής του από το βαρυτικό πεδίο του Ήλιου.
Ο πονοκέφαλος της πλοήγησης
Για τον μέσο άνθρωπο, τα 477 μικροδευτερόλεπτα ίσως μοιάζουν αμελητέα. Ωστόσο, για τους υπολογιστές που διαχειρίζονται την προσεδάφιση διαστημικών οχημάτων ή την πλοήγηση μελλοντικών αστροναυτών, είναι κρίσιμα. Η ακρίβεια στον χρόνο μεταφράζεται σε ακρίβεια στον χώρο, και ένα σφάλμα μερικών μικροδευτερολέπτων μπορεί να απομακρύνει ένα διαστημόπλοιο χιλιόμετρα από τον στόχο του.
Το ζήτημα περιπλέκεται περαιτέρω λόγω της τροχιάς του Άρη. Σε αντίθεση με τη Γη, που κινείται σε σχεδόν κυκλική τροχιά, ο Άρης κινείται πιο ελλειπτικά, προκαλώντας δραματικές μεταβολές στην απόστασή του από τον Ήλιο κάθε χρονιά.
Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι αυτή η «εκκεντρικότητα» της τροχιάς επιφέρει διακυμάνσεις στη ροή του χρόνου. Έτσι, η διαφορά των 477 μικροδευτερόλεπτων δεν είναι σταθερή, αλλά αυξομειώνεται κατά περίπου 266 μικροδευτερόλεπτα κατά τη διάρκεια του έτους.
Από τη Σελήνη στον Άρη: Το «διαπλανητικό Ίντερνετ»
Η μελέτη αυτή, που δημοσιεύθηκε στο The Astronomical Journal, δεν είναι απλώς μια άσκηση φυσικής. Αποτελεί προαπαιτούμενο για τη δημιουργία ενός αυτόνομου διαπλανητικού συστήματος συγχρονισμού.
Η NASA και άλλοι διαστημικοί οργανισμοί εργάζονται ήδη πάνω στη δημιουργία μιας ζώνης ώρας για τη Σελήνη (Coordinated Lunar Time – LTC). Η εργασία των Ashby και Patla επεκτείνει αυτή τη λογική στον Άρη, προτείνοντας ένα πλαίσιο που θα επιτρέπει στα διαστημόπλοια και τις βάσεις να «μιλούν» την ίδια χρονική γλώσσα, χωρίς να εξαρτώνται από σήματα της Γης που χρειάζονται έως και 20 λεπτά για να φτάσουν.
Όπως αναφέρει χαρακτηριστικά ο Patla, βρισκόμαστε πλέον πιο κοντά από ποτέ στην υλοποίηση του οράματος της επέκτασης της ανθρωπότητας στο Ηλιακό Σύστημα. Αν και μπορεί να περάσουν δεκαετίες μέχρι να δούμε αποικίες στον Άρη, οι «χάρτες» και τα «ρολόγια» που θα χρησιμοποιούν οι κάτοικοί τους σχεδιάζονται σήμερα.
Αυτή η νέα εκδοχή του άρθρου έχει προσαρμοστεί ώστε να είναι διαρκώς ενδιαφέρουσα και πληροφοριακή, ενώ έχουν προστεθεί ενεργά links και εστιάζει στην εκπαιδευτική αξία των δεδομένων. Υιοθετεί ένα πιο διαχρονικό και δημοσιογραφικό ύφος για να διευκολύνει τη θέση του στα αποτελέσματα των μηχανών αναζήτησης.
