Africa-Press – Tchad. C’est peut-être un détail pour vous, mais l’heure martienne ça veut dire beaucoup pour les futures missions qui devraient s’y succéder, surtout si elles deviennent un jour habitées. Le véritable enjeu n’est pas tant de définir l’heure locale (la journée martienne dure 24 heures et 36 minutes) que de réussir à synchroniser des horloges entre Mars et la Terre. Ce sera notamment indispensable pour communiquer de manière fluide depuis la Terre avec un équipage présent sur la planète rouge. Des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) se sont donc attelés à cette tâche bien plus compliquée que prévu… Leurs travaux ont été publiés dans la revue The Astronomical Journal.
Un écart se creuse inévitablement entre horloges terrestres et martiennes
D’abord un constat: si l’on dispose de deux horloges atomiques parfaitement synchronisées, et que l’une se trouve sur Mars, l’autre sur Terre, un écart de temps va inévitablement se creuser entre les deux. C’est une conséquence de la relativité générale (1915) d’Einstein, qui dit que le temps pour un observateur ne s’écoule pas de manière uniforme: il dépend du champ de pesanteur auquel on est soumis. Ainsi, au sommet d’un immeuble, le temps s’écoule imperceptiblement plus vite qu’au sol, car on est légèrement plus éloigné du centre de la Terre. L’effet est minuscule — bien en dessous de la nanoseconde — mais il existe.
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Entre la Terre et Mars, en revanche, la différence devient mesurable. Selon les calculs du NIST, une horloge installée sur Mars avancerait en moyenne de 477 microsecondes par jour par rapport à une horloge terrestre. « Ça peut paraître insignifiant — c’est environ un millième du temps qu’il faut pour cligner des yeux. Pourtant, la prise en compte de ces infimes variations de temps est essentielle au développement des réseaux de communication. Les réseaux 5G, par exemple, doivent avoir une précision de l’ordre du dixième de microseconde », explique le NIST dans un communiqué.
Le temps accélère lorsque le champ de pesanteur diminue
Parvenir à un tel chiffre a nécessité de prendre en compte plusieurs effets relativistes. D’abord, le champ de pesanteur martien: Mars est environ dix fois moins massive que la Terre. Son champ gravitationnel est donc plus faible, ce qui fait que le temps s’écoule légèrement plus rapidement que sur Terre. Autre champ de pesanteur à considérer, celui du Soleil. Son action sera plus faible sur l’horloge martienne que sur son homologue terrestre, Mars évoluant en moyenne à 220 millions de kilomètres du Soleil, contre 150 millions pour nous.
Là encore, cela accélère l’horloge martienne. Enfin, même la vitesse orbitale des planètes joue un rôle. La Terre file autour du Soleil à 30 km/s, Mars à 24 km/s. La relativité restreinte (1905) nous apprend que le mouvement ralentit le temps: la Terre va plus vite, donc son temps s’écoule un peu moins vite que celui de Mars… Voilà pourquoi sous ces effets cumulés, les horloges martiennes, aussi précises soient-elles, creuseront inévitablement l’écart avec celles de la Terre.
Un écart qui varie au fil de l’année martienne
Mais l’affaire se complique encore: la différence entre les deux pendules varie au fil de l’année. L’orbite de Mars est nettement plus elliptique que celle de la Terre, ce qui modifie fortement l’influence gravitationnelle du Soleil au fil d’une année martienne qui dure 687 de nos jours. Cette variation introduit une oscillation d’environ ± 226 microsecondes par jour. Autrement dit, l’avance quotidienne moyenne de 477 microsecondes peut monter jusqu’à environ 700 microsecondes, ou descendre à près de 250, selon la position de Mars sur son orbite.
La synchronisation des horloges entre les deux planètes ne sera donc pas simple, la correction à appliquer évoluant sans cesse. Pour Bijunath Patla, physicien au NIST et co-auteur de l’étude, il est pourtant indispensable d’anticiper ces questions dès aujourd’hui. « C’est formidable de savoir pour la première fois ce qui se passe sur Mars en termes de temps. Personne ne le savait auparavant […]. Il faudra peut-être des décennies avant que la surface de Mars ne soit sillonnée par des rovers habités, mais il est utile dès maintenant d’étudier les enjeux liés à la mise en place de systèmes de navigation sur d’autres planètes. » Voire même la Lune…
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