In einer aktuellen Studie, die in der Zeitschrift Astronomical veröffentlicht wurde, haben Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) die Bewegungen und Anziehungskräfte des Mars umfassend analysiert. Indem sie die Formel zur Zeitdilatation anwendeten, schätzten sie die Differenz zwischen den Atomuhren, die auf dem Mars und auf der Erde platziert sind.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Uhren auf dem Mars im Durchschnitt täglich um 477 Mikrosekunden (d.h. 477 Millionstel Sekunden) schneller laufen. Diese Zahl kann je nach Position des Mars auf seiner Umlaufbahn um bis zu 226 Mikrosekunden pro Tag schwanken.

Im vergangenen Jahr hatten Wissenschaftler bereits mit hoher Genauigkeit festgestellt, dass Uhren auf dem Mond jeden Tag um 56 Mikrosekunden schneller laufen. Da der Mond eine nahezu kreisförmige Bahn um die Erde zieht und die Erde sich ebenfalls in einer fast kreisförmigen Bahn um die Sonne bewegt, bleibt diese Zeitdifferenz relativ stabil.

„Allerdings ist der Mars nicht so konstant“, erklärte der Physiker Bijunath Patla vom NIST. „Die Entfernung dieses Planeten zur Sonne und seine exzentrische Umlaufbahn führen zu größeren Zeitvariationen. Während das Drei-Körper-Problem bereits sehr komplex ist, stehen wir zusätzlich vor einem vierten Körper: der Sonne, der Erde, dem Mond und dem Mars. Diese Herausforderung war noch schwieriger, als ich zunächst dachte.“

Patla und sein Team mussten die Anziehungskraft an der Marsoberfläche sowie die exzentrische Umlaufbahn des Mars berücksichtigen, zusammen mit dem Einfluss der Sonne, der Erde und sogar des Mondes auf den roten Planeten. Die Kombination all dieser Faktoren ermöglichte es den Experten, zu verstehen, was angepasst werden muss, um die Uhren auf dem Mars und der Erde synchron zu halten.

„Es kann Jahrzehnte dauern, bis die Oberfläche des Mars mit den Spuren von Erkundungsrobotern bedeckt ist. Dennoch ist die Untersuchung solcher Probleme, die mit der Einrichtung von Navigationssystemen auf anderen Planeten und Monden verbunden sind, äußerst nützlich“, sagte Neil Ashby, ein weiterer NIST-Wissenschaftler und Mitautor der Studie. „Ähnlich wie die heutigen globalen Positionierungssysteme, wie GPS, wird dieses neue System von der Genauigkeit der Uhren abhängen, und die Einflussfaktoren auf die Geschwindigkeit der Uhren können durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie analysiert werden.“