ما هو الوقت على المريخ؟ أخيرًا حصل الفيزيائيون على إجابة دقيقة

ملخص: الوقت لا يتدفق بشكل موحد عبر النظام الشمسي، ويكشف بحث جديد عن مدى اختلافه المريخ مقارنة مع الأرض. من خلال تتبع التأثيرات الجاذبية والمدارية الدقيقة، اكتشف العلماء اختلافات في وتيرة الزمن المريخي، والتي يمكن أن تصبح حاسمة للملاحة والاتصالات المستقبلية بعيدًا عن الأرض.

قام علماء الفيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بحساب دقيق لكيفية تسارع وتباطأ الزمن المريخي بمهارة، مما يكشف عن انجراف يومي يتغير مع تغير مدار الكوكب.

اسأل أحد الأشخاص على الأرض عن الوقت وستحصل على إجابة دقيقة، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن كوكبنا يعتمد على شبكة متطورة من الساعات الذرية. نظام تحديد المواقع الأقمار الصناعية وأنظمة الاتصالات السريعة.

كشفت أعمال أينشتاين أن الوقت لا يمر بشكل موحد في جميع أنحاء الكون. يتغير معدل دقات الساعة مع قوة الجاذبية المحلية، مما يعقد الجهود المبذولة للحفاظ على تزامن الساعات على الأرض ويجعل التنسيق عبر النظام الشمسي أكثر صعوبة. بالنسبة لأي نشاط بشري طويل الأمد على المريخ، يحتاج الباحثون أولاً إلى إجابة موثوقة لسؤال أساسي: ما هو الوقت على الكوكب الأحمر؟

الفيزيائيون في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) لقد أنتجت الآن أول حساب مفصل. لقد قرروا أن الساعة على المريخ ستعمل بمعدل 477 ميكروثانية (جزء من مليون من الثانية) أسرع كل يوم مقارنة بالساعة على الأرض. هذا الاختلاف ليس ثابتًا، نظرًا لأن مدار المريخ الطويل وسحب الجاذبية من الكواكب القريبة يمكن أن يضبط هذا الإزاحة اليومية بما يصل إلى 226 ميكروثانية على مدار السنة المريخية. تظهر النتائج في The Astronomical Journal وتعتمد على دراسة أجريت عام 2024 حيث اقترح باحثو NIST طريقة لقياس الوقت بدقة على القمر.

وأوضح الفيزيائي بيجوناث باتلا أن فهم كيفية تقدم الوقت على المريخ يوفر أساسًا أساسيًا للمهمات المستقبلية. مثل ناسا تقوم الشركة بإعداد الرحلات الاستكشافية القادمة إلى المريخ، وسيكون الحصول على معرفة دقيقة بالتوقيت المريخي أمرًا بالغ الأهمية لتنسيق الملاحة والاتصالات في جميع أنحاء النظام الشمسي.

وقال باتلا: “الوقت مناسب تمامًا للقمر والمريخ”. “هذا هو أقرب ما وصلنا إليه لتحقيق رؤية الخيال العلمي المتمثلة في التوسع عبر النظام الشمسي.”

منطقة المريخ الزمنية

أيام وسنوات المريخ أطول من تلك الموجودة على الأرض. يوم الكوكب، أو الدوران الكامل حول محوره، أطول بـ 40 دقيقة من يوم الأرض، ويستغرق 687 يومًا لإكمال مداره حول الشمس، مقارنة بـ 365 يومًا للأرض. لكن العلماء بحاجة إلى معرفة مدى سرعة أو بطء كل ​​ثانية تمر على المريخ مقارنة بالأرض.

إذا هبطت على سطح المريخ بساعة ذرية، فستظل تدق بنفس الطريقة التي تعمل بها على الأرض. لكن إذا قارنت ساعة المريخ بساعة على الأرض، فستكون غير متزامنة. ويتمثل التحدي في تحديد مقدار إزاحة وقت المريخ عن وقت الأرض، وهو ما يشبه تقريبًا حساب فارق المنطقة الزمنية.

وكان ذلك أصعب بكثير مما توقعه فيزيائيو المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. تنص النظرية النسبية لأينشتاين على أن قوة الجاذبية تؤثر على مرور الوقت. تدق الساعات بشكل أبطأ عندما تكون الجاذبية أقوى، وأسرع عندما تكون الجاذبية أضعف. ستؤدي سرعة مدار الكوكب أيضًا إلى تباطؤ الساعات أو سرعتها.

اختار المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) نقطة على سطح المريخ لتكون بمثابة مرجع، مثل مستوى سطح البحر عند خط الاستواء على الأرض. بفضل سنوات من البيانات التي تم جمعها من مهمات المريخ، تمكن باتلا وزميله الفيزيائي نيل أشبي من تقدير الجاذبية على سطح الكوكب، والتي هي أضعف بخمس مرات من جاذبية الأرض.

لكنهم كانوا بحاجة إلى فهم ما هو أكثر من مجرد جاذبية المريخ. يحتوي نظامنا الشمسي على أجسام ضخمة أخرى تسحب بعضها البعض. تمثل الشمس وحدها أكثر من 99% من كتلة نظامنا الشمسي. موقع المريخ في النظام الشمسي – بعده عن الشمس، وجيرانه مثل الأرض، والقمر، كوكب المشتري، و زحل – يسحبه إلى مدار أكثر غرابة وأطول. مدارات الأرض والقمر ثابتة نسبيًا؛ الوقت على القمر دائمًا أسرع بمقدار 56 ميكروثانية من الوقت على الأرض.

“لكن بالنسبة للمريخ، ليس هذا هو الحال. فبعده عن الشمس ومداره اللامركزي يزيدان من الاختلافات في الوقت. مشكلة الأجسام الثلاثة معقدة للغاية. الآن نحن نتعامل مع أربعة: الشمس، والأرض، والقمر، والمريخ”، أوضح باتلا. “كان رفع الأثقال أكثر صعوبة مما كنت أعتقد في البداية.”

بعد أخذ كل هذه التأثيرات في الاعتبار – جاذبية سطح المريخ، ومدار المريخ اللامركزي، وتأثير الشمس والأرض والقمر على المريخ – توصل باتلا وآشبي إلى إجابتهما.

تمهيد الطريق لإنترنت النظام الشمسي

ربما لا يبدو 477 جزءًا من المليون من الثانية كثيرًا – فهو يمثل حوالي جزء من الألف من الوقت الذي يستغرقه وميض العين. لكن مراعاة الفروق الزمنية الصغيرة هو المفتاح لتطوير شبكات الاتصالات. على سبيل المثال، يجب أن تكون شبكات 5G دقيقة في حدود عُشر ميكروثانية.

في الوقت الحالي، تتأخر الاتصالات بين الأرض والمريخ من أربع إلى 24 دقيقة (وأحيانًا أكثر). وأوضح باتلا أن الأمر أشبه باتصالات ما قبل البرقية: فقد قام الناس بتسليم رسائل مكتوبة بخط اليد إلى سفينة عبرت المحيط، ثم انتظروا أسابيع أو أشهر حتى تقوم سفينة أخرى بتسليم الرد.

إن وجود إطار للتوقيت بين الكواكب يمهد الطريق نحو إنشاء شبكات متزامنة عبر مسافات شاسعة.

وقال باتلا: “إذا حصلت على المزامنة، فسيكون الأمر تقريبًا مثل الاتصال في الوقت الفعلي دون أي فقدان للمعلومات. ولا يتعين عليك الانتظار لترى ما سيحدث”.

هذه الشبكات بعيدة كل البعد عن الواقع؛ وأشار أشبي إلى أن الأمر كذلك بالنسبة للمهمات البشرية والروبوتية طويلة المدى إلى المريخ. ودراسة هذه القضايا تساعد العلماء على الاستعداد لكافة المتغيرات التي ستواجههم.

وقال آشبي: “قد تمر عقود قبل أن تتم تغطية سطح المريخ بآثار المركبات الجوالة، لكن من المفيد الآن دراسة القضايا المتعلقة بإنشاء أنظمة ملاحية على الكواكب والأقمار الأخرى”. “مثل أنظمة الملاحة العالمية الحالية مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ستعتمد هذه الأنظمة على ساعات دقيقة، ويمكن تحليل التأثيرات على معدلات الساعة بمساعدة النظرية النسبية العامة لأينشتاين.”

وأضاف باتلا أن هناك أيضًا قيمة علمية لهذه المعرفة. إن فهم كيفية عمل الساعات على الكواكب البعيدة هو معلومات جديدة وتعتمد على نظريات أينشتاين في النسبية الخاصة والعامة.

وقال: “من الجيد أن نعرف لأول مرة ما يحدث على كوكب المريخ من حيث الوقت. لم يكن أحد يعرف ذلك من قبل. فهذا يحسن معرفتنا بالنظرية نفسها، نظرية كيفية عمل الساعات والنسبية”. “إن مرور الوقت أمر أساسي للنظرية النسبية: كيف تدركه، وكيف تحسبه، وما الذي يؤثر عليه. قد تبدو هذه كمفاهيم بسيطة، ولكن يمكن أن يكون حسابها معقدًا للغاية.”

المرجع: “دراسة مقارنة للوقت على المريخ مع الساعات القمرية والأرضية” بقلم نيل أشبي وبيجوناث آر باتلا، 1 ديسمبر 2025، المجلة الفلكية.
دوى: 10.3847/1538-3881/ae0c16

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.