Точное измерение времени на Земле опирается на UTC (Coordinated Universal Time), который синхронизируется с TAI (International Atomic Time) — усреднённым сигналом более чем 450 атомных часов по всему миру. Однако по мере подготовки к длительному присутствию человека на Марсе возникает вопрос: возможно ли создать сопоставимую систему точного времени для другой планеты и синхронизировать её с земной.
С практической точки зрения марсианское время можно организовать относительно просто. Марсианские сутки — сол — примерно на 37 минут 23 секунды длиннее земных, поэтому их можно разбить на 24 более «длинных» часа. Существуют и проекты марсианского календаря, например система, в которой год на Марсе длится 1,88 земного года и делится на 24 месяца по 27–28 солов. Однако такие системы плохо подходят для связи и координации с Землёй.
В реальных миссиях используется AMT (Airy Mean Time) — марсианский аналог времени, привязанный к условному нулевому меридиану, проходящему через кратер Airy-0. Поскольку точное положение этого меридиана известно не идеально, большинство миссий продолжают ориентироваться на земное время и просто считают число солов с момента посадки аппарата — отсюда обозначения вроде «Сол 25».
Для Марса можно было бы создать систему MTC (Coordinated Mars Time), основанную на собственной сети атомных часов. Однако, как показывает новое исследование, синхронизация марсианского и земного времени сталкивается с фундаментальными физическими ограничениями. Скорость хода часов зависит от гравитации: из-за того, что поверхностная гравитация на Земле примерно в 3 раза сильнее, чем на Марсе, атомные часы на Марсе шли бы быстрее примерно на 477 микросекунд в сутки. Дополнительно на точность влияет относительное движение планет: из-за изменения скоростей Земли и Марса расхождение может достигать ещё около 226 микросекунд.
Свою роль играет и конечная скорость света. Время прохождения сигнала между Землёй и Марсом меняется в зависимости от расстояния между планетами, что дополнительно осложняет синхронизацию.
Авторы работы проанализировали, какие поправки необходимо учитывать, чтобы согласовать марсианские и земные часы, и сравнили эту задачу с уже существующими трудностями синхронизации системы Земля–Луна.
По их оценке, при современных технологиях возможно создать систему времени для Марса с высокой, но не идеальной точностью. Даже с учётом всех коррекций суточное остаточное расхождение между земными и марсианскими часами составило бы порядка 100 наносекунд. Это означает, что полностью синхронизированную систему времени для Земли, Луны и Марса создать невозможно, но на практике точность может быть достаточной для навигации, связи и будущих пилотируемых миссий.