Como Einstein explica o estranho problema dos relógios em Marte

Imagine o cenário: uma pequena sala de controlo na Terra, iluminada por ecrãs azuis às 3h17 da madrugada, cheia de engenheiros cansados a olhar para um relógio que não coincide exatamente com o de Marte. Os números quase não se desviam: apenas alguns milissegundos, uma fração de segundo aqui e ali. Mas, do outro lado daqueles ecrãs, um rover solitário avança pelo pó vermelho, seguindo um ritmo temporal ligeiramente diferente.

A equipa bebe café frio e aguarda um sinal que partiu de Marte há vários minutos, já desatualizado quando chega até ela. Alguém brinca, dizendo que o rover está a «viver no futuro». Ninguém ri verdadeiramente, porque sabem que Einstein provavelmente diria que não é brincadeira nenhuma.

Marte confirmou discretamente aquilo que ele escreveu no papel há um século.

As antigas equações de Einstein e o problema muito real dos relógios em Marte

Einstein nunca assistiu ao lançamento de um foguetão, mas a sua matemática está hoje integrada em cada linha de código enviada para o espaço. A teoria da relatividade estabelece que o tempo não é universal, nem um metrónomo cósmico perfeito que marca o mesmo ritmo em todo o lado. O tempo dilata-se, curva-se e desvia-se conforme a gravidade e a velocidade.

Na Terra, isto parece abstrato, daquelas ideias que se esquecem depois de um exame de Física. Em Marte, é uma dificuldade quotidiana. Cada módulo de aterragem, orbitador e robô que enviamos para lá tem de obedecer a um relógio ligeiramente diferente, incapaz de permanecer silenciosamente sincronizado com o relógio que traz no pulso.

Os rovers Curiosity e Perseverance da NASA funcionam simultaneamente com dois sistemas horários: a hora local de Marte e a hora da Terra. Um dia marciano, ou «sol», dura cerca de 24 horas, 39 minutos e 35 segundos. Não parece muito: são apenas mais 39 minutos, o tempo de um episódio curto de uma série que jura não estar a ver compulsivamente.

Mas essa pequena diferença acumula-se. Ao fim de uma semana, o horário da equipa da missão desloca-se mais de quatro horas. Após alguns meses, o dia passa a noite. Alguns engenheiros que trabalham em «hora de Marte» chegaram literalmente a viver como viajantes com jet lag, cumprindo turnos estranhos e variáveis para que o seu período acordado coincidisse com a luz diurna do rover.

A tudo isto junta-se a reviravolta mais profunda de Einstein: como Marte tem uma gravidade inferior à da Terra e se move de forma diferente no espaço, os seus relógios não avançam exatamente ao mesmo ritmo que os nossos. O efeito é reduzido, mas, quando se tenta fazer aterrar uma nave espacial a milhares de quilómetros por hora, aquilo que é pequeno torna-se implacável. Na Terra, o GPS já precisa de correções relativísticas; sem elas, o mapa no telemóvel erraria por quilómetros ao fim de um dia.

Em Marte, onde ainda não existe uma rede GPS, os responsáveis pelas missões compensam esta diferença com as equações de Einstein incorporadas no software de navegação, na temporização dos sinais de rádio e nas previsões orbitais. O que nos manuais escolares parece uma teoria extravagante tornou-se uma rubrica do orçamento das missões: «o tempo não coincide, é preciso corrigir».

Como as agências espaciais estão discretamente a reformular os relógios

As futuras missões a Marte obrigam as agências a encarar o tempo como uma infraestrutura, e não apenas como um número no canto de um ecrã. Uma ideia prática passa por atribuir a Marte um padrão horário oficial próprio, semelhante a uma «UTC» marciana, baseado em relógios atómicos de precisão instalados em orbitadores ou em futuras bases.

Esses relógios marcariam um ritmo ajustado à gravidade e à órbita de Marte, sendo depois constantemente comparados com a hora terrestre através de ligações de rádio e medição de distâncias por laser. As missões poderiam então «subscrever» a hora de Marte, tal como os serviços de internet se sincronizam hoje com servidores de hora mundiais. Assim, quando robôs, módulos de aterragem e, mais tarde, equipas humanas tiverem de coordenar-se, haverá menos discussões sobre o significado de «14:02» num planeta a 225 milhões de quilómetros de distância.

Grande parte desta adaptação é penosamente humana. Durante as missões Mars Exploration Rover, algumas equipas chegaram a tapar as janelas dos escritórios com papel, fingindo que a luz solar da Califórnia não existia. As suas vidas eram reguladas por sols, e não por dias. As reuniões iam deslizando pelo calendário, os despertadores tocavam às 2 da manhã e os jantares em família transformavam-se em negociações complicadas.

Todos já passámos por aquele momento em que o horário de trabalho deixa de encaixar na nossa vida. Estenda-se essa sensação à escala de um planeta inteiro e obtém-se uma amostra do desfasamento temporal interplanetário. Para as próximas missões tripuladas, os planeadores já ponderam: os astronautas devem viver estritamente em hora de Marte, seguir a hora terrestre por razões de saúde mental ou adotar um sistema híbrido rotativo que não satisfaz inteiramente ninguém?

A previsão de Einstein de que o tempo flui de maneira diferente em poços gravitacionais distintos está agora inscrita nos manuais operacionais das missões. Os engenheiros que concebem futuros habitats falam de «serviços de tempo» com a mesma naturalidade com que falam de redes elétricas e sistemas de ar. Precisam de saber como registar a hora de cada experiência, leitura médica e sinal de emergência, quando o mesmo «minuto» não é exatamente igual nos dois mundos.

Numa entrevista discreta há alguns anos, um responsável pelo planeamento de missões resumiu a questão sem rodeios: «Para nós, Einstein deixou de ser um capítulo de um curso de Física. É o homem que destrói o nosso horário se o ignorarmos.»

• Relógios separados da Terra e de Marte em todas as missões
• Correções de relatividade integradas na navegação e nas comunicações
• Equipas por turnos a viver segundo os sols marcianos durante fases críticas
• Fusos horários marcianos planeados para futuras bases e cidades
• Apoio psicológico para equipas presas entre duas realidades temporais

O estranho futuro de viver em dois tempos diferentes

Imagine viver em Marte e telefonar para casa. Para si, é uma tarde fresca e límpida sob um céu cor de salmão. Para a sua família na Terra, pode ser plena noite. O sinal demora vários minutos em cada sentido e, algures nesse atraso, os dois relógios, já ligeiramente desalinhados pela relatividade, fingem concordar para permitir a conversa.

Esta diferença não é apenas um pormenor técnico para engenheiros. Vai moldar a forma como as crianças em Marte aprendem História, como se redigem contratos entre planetas e como se celebram feriados quando um «ano» não significa exatamente o mesmo. O calendário no frigorífico de uma cozinha marciana não contará exatamente a mesma história que o calendário deixado na Terra.

Há ainda o cansaço simples de lidar com um mundo que nunca fica perfeitamente alinhado. Os relatórios de missão já referem «confusão temporal» durante simulações prolongadas, nas quais as equipas conciliam a hora local de Marte, a hora do relógio da nave espacial e a hora operacional da Terra. Sejamos honestos: ninguém lê todos os dias um manual de 600 páginas sobre normas de medição do tempo.

Os erros começam a surgir. Envia-se um comando partindo do princípio de que vale um relógio, mas a nave espacial espera outro. Uma janela de aterragem parece durar dez minutos e depois encurta quando se corrigem o atraso do sinal e os efeitos relativísticos. De certa forma, cada próxima missão a Marte é um ensaio para gerir este caos silencioso numa escala humana maior.

Se acabarmos por ter cidades sob cúpulas marcianas e laboratórios escondidos nas paredes de desfiladeiros, essas comunidades precisarão de regras sociais sobre o tempo tanto quanto de regras físicas. Que Ano Novo se celebra? A hora de que planeta define o «fim do turno remunerado»? Como lidam os tribunais com um contrato assinado «às 10:00», quando esse instante é ligeiramente diferente nos dois mundos?

• Os fusos horários em Marte serão iguais aos da Terra? A maioria das propostas aponta para fusos horários marcianos baseados na longitude local, e não nos da Terra, para manter a vida diária ligada ao Sol local.
• Os astronautas envelhecem mais devagar em Marte? Tecnicamente, sim, numa quantidade minúscula devido à relatividade, mas o efeito é tão pequeno que não tem qualquer significado para a saúde ou a esperança de vida.
• Podemos ignorar o desfasamento temporal relativístico? Não. Para aterragem, navegação e ciência de alta precisão, até os microssegundos contam a grandes distâncias.
• Os nossos filhos vão usar «sols» em vez de dias? Os futuros habitantes de Marte provavelmente vão fazê-lo. As pessoas na Terra poderão ter de usar ambas as unidades quando falarem com amigos em Marte.
• Marte poderá ter um calendário próprio? Já existem vários calendários marcianos no papel. Uma colónia real poderá finalmente escolher um e adotá-lo de forma consistente.