Un tout nouveau calcul réalisé par le National Institute of Standards and Technology a permis de découvrir que les horloges sur Mars prennent 477 microsecondes de plus chaque jour par rapport à celles de la Terre. Cette avancée est essentielle pour la synchronisation des futures missions spatiales et les communications interplanétaires.
477 microsecondes par jour : c’est la différence, en moyenne, entre une horloge sur Mars et une identique sur Terre, selon un calcul récent du National Institute of Standards and Technology (NIST). Cette mesure, présentée dans une étude publiée dans The Astronomical Journal, constitue la première détermination précise du temps martien et revêt une importance capitale pour la planification des futures missions spatiales, la navigation et les communications interplanétaires.
Bien que l’écart avec la Terre puisse sembler minime – moins d’un millième du temps nécessaire pour cligner des yeux – cette mesure offre une base essentielle pour la synchronisation des rovers, des satellites et des réseaux de communication entre la Terre et Mars. « C’est agréable de savoir pour la première fois ce qui se passe sur Mars en termes de temps. Personne ne le savait auparavant », déclare Bijunath Patla, physicien au NIST et co-auteur de l’étude. La notion de temps est cruciale pour la théorie de la relativité : la comprendre, la calculer et déterminer ce qui l’influence.
Ces résultats font suite à un article de 2024 dans lequel des physiciens du NIST avaient élaboré un plan pour mesurer avec précision le temps sur la Lune, illustrant ainsi comment l’étude du temps planétaire continue d’évoluer.
Selon Patla et son collègue Neil Ashby, ce nouveau calcul représente un jalon fondamental : Comprendre comment fonctionnent les horloges sur des planètes éloignées enrichit notre compréhension de la relativité et prépare la technologie pour les missions futures.
Cette mesure établit donc les bases pour concevoir des systèmes de navigation et de communication interplanétaires fiables, fournissant pour la première fois des données concrètes sur le fonctionnement des horloges sur d’autres planètes et renforçant les théories de la relativité d’Einstein.
La première mesure du temps sur Mars : l’étude du NIST
Déterminer le fonctionnement exact des horloges sur Mars a été un défi scientifique sans précédent. Les physiciens du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont dû prendre en compte à la fois la gravité de surface martienne, cinq fois plus faible que celle de la Terre, et l’orbite excentrique du planète autour du Soleil. « Un problème à trois corps est très complexe. Nous devons maintenant composer avec quatre : le Soleil, la Terre, la Lune et Mars », explique Patla.
Grâce à l’analyse des données collectées lors des missions spatiales et à l’application de modèles relativistes avancés, Patla et Ashby ont calculé que sous Mars, les horloges avancent en moyenne de 477 microsecondes par jour plus vite que celles sur Terre. Les variations dues à l’orbite excentrique et aux effets gravitationnels des corps proches peuvent faire osciller cette valeur jusqu’à 226 microsecondes par jour au cours de l’année martienne.
« C’est incroyable de pouvoir quantifier avec précision le passage du temps sur une autre planète », a ajouté Ashby. « Ces calculs non seulement soutiennent les missions futures, mais enrichissent notre compréhension des théories de la relativité ».
Pourquoi 477 microsecondes font la différence : applications pratiques et prochaines étapes
Une différence apparemment minime de 477 microsecondes par jour peut avoir un impact majeur sur les missions interplanétaires. Pour coordonner les rovers, satellites et réseaux de communication entre la Terre et Mars, il est crucial de mesurer chaque seconde avec précision. Des retards de quelques minutes ou des erreurs de communication peuvent compromettre des opérations critiques, telles que le contrôle à distance des rovers ou le transfert de données scientifiques.
« Si nous réussissons la synchronisation, cela sera presque comme une communication en temps réel, sans perte d’informations », a observé Patla.
Les chercheurs soulignent que ce calcul représente un pas essentiel vers des réseaux de communication fiables sur de grandes distances, paving the way for a true “Internet du Système solaire”.
Au-delà de l’application pratique, ces résultats ont également une grande valeur scientifique : comparer le temps entre la Terre, la Lune et Mars permet de tester et d’affiner les prédictions de la relativité générale et de mettre en lumière les effets gravitationnels multi-corps sur le passage du temps. Comme conclu Ashby : « Étudier ces questions maintenant nous prépare à toutes les variables que nous rencontrerons lors des futures missions humaines et robotiques sur Mars ».