国立標準技術研究所（NIST）の物理学者らが、火星と地球で時間がどのように異なって流れるかを精密に計算し、火星の時計が1日平均477マイクロ秒速く進むことを示した。重力と軌道の影響によるこの変動は、火星年を通じて最大226マイクロ秒変動する。この発見は、火星探査の将来の航法と通信に不可欠だ。
アルベルト・アインシュタインの相対性理論は、重力場と運動に応じて時間が異なる速度で進むと予測する。これを火星に適用し、NISTのビジュナート・パトラとニール・アシュビの研究者らが、初めてこのずれを定量化した。彼らの研究は、2025年12月に『The Astronomical Journal』に掲載され、火星表面の時計は赤い惑星の重力が地球の約5分の1と弱く、太陽周りの離心軌道のため、地球の時計より速く進むことを明らかにした。
1日平均の差は477マイクロ秒だが、大きく変動する。火星の楕円軌道と太陽、地球、月、その他の天体の影響で、687地球日（火星年）で最大226マイクロ秒の変動が生じる。比較として、月の時間は地球より1日56マイクロ秒速く、より一貫して進む。パトラは複雑さを指摘：「3物体問題は極めて複雑だ。今は4つ：太陽、地球、月、火星。予想以上に重い作業だった。」
このマイクロ秒のギャップは些細に見えるが、火星版GPSなどの技術に重要だ。現在の地球-火星通信は4〜24分の遅延があり、電信以前の時代に似る。時間同期で太陽系規模のネットワークが可能。「同期が取れれば、情報損失なしの実時間通信のようになる」とパトラは説明した。
この研究は2024年のNISTの月時計フレームワークを基にし、相対性理論を新たに検証する。アシュビは長期価値を強調：「火星表面がローバーの足跡で覆われるまで数十年かかるかもしれないが、他の惑星や衛星での航法システム構築の問題を今から研究するのは有用だ。」パトラは基礎理解の進展を加え：「火星の時間の何が起きているかを初めて知るのは良い。誰も知らなかった。これで理論自体の知識が向上する。」
NASAが火星深部ミッションを視野に入れる中、この精密な「火星タイムゾーン」は惑星間調整の基盤を築き、太陽系拡大のビジョンを現実化する可能性がある。
