Einstein nervt: Auf dem Mars vergeht die Zeit unterschiedlich schneller

Auf dem Mars vergeht die Zeit nicht ganz so wie auf der Erde, sondern ein wenig schneller. Was neue Berechnungen jetzt zeigten, muss insbesondere bei späteren bemannten Missionen zur Erkundung des Planeten beachtet werden.

Extrem komplexe Berechnungen

Ein Forschungsteam um die Physiker Neil Ashby und Bijunath Patla vom US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology hat untersucht, wie Gravitation und Umlaufgeschwindigkeit des Mars die Zeit relativ zur Erde beeinflussen. Ausgehend vom sogenannten Areoid, dem marsianischen Pendant zum Meeresspiegel, berechneten sie, wie stark die Schwerkraft und die Bahnbewegung des Planeten den Gang einer idealen Uhr verändern würden.

Das Ergebnis überrascht: Zwar bewegt sich der Mars langsamer um die Sonne als die Erde, was seine Zeitrechnung laut Albert Einsteins Relativitätstheorie eigentlich verlangsamen würde. Gleichzeitig ist jedoch die Oberflächengravitation deutlich schwächer: etwa fünfmal geringer als am irdischen Meeresspiegel. Dieser Effekt überwiegt klar und führt dazu, dass Mars-Uhren insgesamt schneller laufen.


Besonders kompliziert wird die Berechnung durch die elliptische Umlaufbahn des Mars. Weil seine Distanz zur Sonne im Jahresverlauf stärker schwankt als die der Erde, variiert auch die Zeitdifferenz erheblich. Laut der Forschungsarbeit ändert sich der tägliche Vorsprung marsianischer Uhren um bis zu 226 Mikrosekunden. Zusätzlich entdeckten die Forschenden Schwankungen von weiteren 40 Mikrosekunden über mehrere sogenannte synodische Perioden hinweg, also über die Zeitspanne, nach der der Mars wieder an der gleichen Position am Himmel erscheint.

Kleinste Schwankungen

Diese Dynamik erschwert die Idee eines verlässlichen "interplanetaren Zeitnetzes", das langfristig Bestandteil einer solaren Kommunikationsinfrastruktur werden soll. Dennoch bieten die Ergebnisse eine wichtige Grundlage, um künftig präzisere Zeitstandards für andere Himmelskörper zu entwickeln, was wiederum ein unverzichtbarer Baustein für Navigation, Datenübertragung und wissenschaftliche Experimente in einer Ära zunehmender Raumfahrtaktivitäten ist.

Ganz perfekt sind die Modelle noch nicht: Winzige Bahnveränderungen wurden bislang ebenso wenig berücksichtigt wie komplexe Effekte der inneren Massenverteilung von Erde und Mars. Zwar betragen die verbleibenden Abweichungen nur rund 100 Nanosekunden pro Tag, doch selbst das könnte bedeuten, dass Mars-Uhren regelmäßig korrigiert werden müssen.


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