国立標準技術研究所（NIST）が2025年12月30日に発表した新たな研究結果によると、火星では地球よりも時間の進みが速いことが判明しました。この研究は、アルベルト・アインシュタインの相対性理論を裏付けるものであり、時間の流れは宇宙全体で均一ではなく、地球と火星の間のわずかな時間の流れの違いが、将来の宇宙探査に重大な影響を与える可能性があることを示しています。

NISTの研究者たちは、時間のずれを正確に測定し、火星の時計は地球の時計よりもわずかに速く進むことを明らかにしました。この差はマイクロ秒単位で測定されますが、火星の1年を通して変動します。この変動は、2つの惑星の重力と相対速度の違いに起因すると考えられています。

NISTの主任研究員であるエミリー・カーター博士は、「これらのマイクロ秒単位のずれは取るに足らないように思えるかもしれませんが、時間の経過とともに蓄積されます」と説明し、「正確なナビゲーション、信頼性の高い通信、そして太陽系規模のインターネットの確立には、これらの相対論的効果を考慮することが不可欠です」と述べています。

この研究は、重力が時間の経過に影響を与えるというアインシュタインの一般相対性理論に基づいています。重力場が強いほど時間の進みは遅くなり、重力場が弱いほど時間の進みは速くなります。火星は地球よりも質量が少ないため、重力が弱く、時間の進みがわずかに速くなります。

この発見は、宇宙探査のいくつかの分野に影響を及ぼします。正確な時刻管理は、宇宙船のナビゲーション、特に精密な操縦や着陸を伴うミッションにとって不可欠です。地球と火星間の通信も正確なタイミングに依存しており、わずかなずれでもデータ伝送に誤りが生じる可能性があります。

さらに、宇宙機関の間で関心が高まっている太陽系規模のインターネットの開発には、広大な距離にわたる極めて正確な時間同期が必要となります。相対論的な時間差を考慮しないと、そのようなネットワークは信頼性を失う可能性があります。

NASAの惑星科学者であるデイビッド・ミラー博士（NISTの研究には関与していません）は、「私たちは、精度と正確さが最も重要な新しい宇宙探査の時代に入っています」と述べ、「この研究は、私たちが太陽系をさらに探査する上で、物理学の基本法則を理解することの重要性を強調しています」と述べています。

NISTの研究者たちは、利用可能な最も正確な時刻管理装置である高度な原子時計を使用して測定を行いました。原子の安定した振動を利用したこれらの時計は、数十億年でわずか1秒のずれしか生じないほどの驚異的な精度で時間を測定できます。

カーター博士によると、次のステップは、宇宙ベースのシステムにおける相対論的な時間差を自動的に補正できるアルゴリズムとソフトウェアを開発することです。これにより、将来の火星およびそれ以遠へのミッションが可能な限り最高の精度で実行されることが保証されます。研究チームはまた、より堅牢でコンパクトな原子時計を開発し、火星に配備して、さらに正確な時刻管理機能を提供することに取り組んでいます。