Nhà Vật Lý Lượng Hóa Độ Lệch Thời Gian Giữa Trái Đất và Sao Hỏa

Các nhà vật lý tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đã hoàn thành việc lượng hóa chính xác sự khác biệt về tốc độ trôi của thời gian giữa Trái Đất và Sao Hỏa, một thành tựu kỹ thuật quan trọng trong việc áp dụng Thuyết tương đối rộng của Albert Einstein vào bối cảnh liên hành tinh. Nghiên cứu, được công bố trên Tạp chí Thiên văn học vào tháng 12 năm 2025, xác định rằng đồng hồ trên bề mặt Sao Hỏa tích tắc nhanh hơn trung bình khoảng 477 micro giây trên mỗi ngày Trái Đất.

Nhà vật lý Bijunath Patla và Neil Ashby của NIST là những nhân vật chủ chốt trong nhóm nghiên cứu, vốn phải đối mặt với bài toán phức tạp hơn nhiều so với bài toán ba vật thể cổ điển, do phải tính toán sự tương tác hấp dẫn đồng thời của bốn thiên thể chính: Mặt Trời, Trái Đất, Mặt Trăng và Sao Hỏa. Sự chênh lệch thời gian này dao động đáng kể, có thể lên tới 226 micro giây trong suốt một năm Sao Hỏa, do quỹ đạo hình elip và sự thay đổi vận tốc của hành tinh đỏ khi quay quanh Mặt Trời. Nguyên nhân cốt lõi của sự sai lệch này là sự tương tác phức tạp của các hiệu ứng tương đối tính, trong đó trọng lực bề mặt Sao Hỏa yếu hơn Trái Đất khoảng năm lần, dẫn đến hiệu ứng giãn nở thời gian hấp dẫn chậm hơn, được bổ sung bởi ảnh hưởng của vận tốc quỹ đạo thay đổi của Sao Hỏa theo Thuyết tương đối hẹp.

Phát hiện này mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc, đặc biệt khi nhân loại hướng tới các sứ mệnh có người lái và khả năng định cư lâu dài trên Sao Hỏa trong những thập kỷ tới. Sự sai lệch 477 micro giây mỗi ngày, nếu không được hiệu chỉnh, sẽ gây ra sai số lớn trong các hệ thống định vị và truyền thông liên hành tinh trong tương lai, tương tự như cách các vệ tinh GPS trên Trái Đất phải liên tục điều chỉnh thời gian. Các công nghệ đòi hỏi độ chính xác ở mức phần mười micro giây sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, dẫn đến lệch pha tín hiệu hoặc trễ dữ liệu.

Để đặt trong bối cảnh lịch sử, sự chênh lệch thời gian này lớn hơn đáng kể so với độ lệch đã được tính toán trước đây đối với Mặt Trăng, nơi đồng hồ chạy nhanh hơn Trái Đất khoảng 56 micro giây mỗi ngày do quỹ đạo gần tròn và ổn định hơn. Các nhà khoa học đã ước tính rằng một người sống 50 năm trên Sao Hỏa sẽ già hơn khoảng 9 giây so với người sống trên Trái Đất do sự tích lũy thời gian trôi nhanh hơn này. Việc định lượng chính xác sự trôi dạt thời gian này là bước đệm kỹ thuật không thể thiếu cho việc thiết lập một 'internet' đồng bộ hóa trong Hệ Mặt Trời, một mục tiêu chiến lược cho các cơ quan vũ trụ trong các kế hoạch định cư liên hành tinh.