Konsep waktu relatif bukan sekadar fenomena psikologis. Dalam fisika, perbedaan kecepatan dan gravitasi dapat membuat dua jam berdetak tidak sinkron. Berdasarkan prinsip ini, jam yang berada di Bumi dan jam yang berada di Mars tidak akan menunjukkan waktu yang sama.
Untuk pertama kalinya, para ilmuwan kini memiliki jawaban yang sangat presisi mengenai perbedaan tersebut.
**Analisis Presisi Gerakan Mars**
Para fisikawan di National Institute of Standards and Technology (NIST) telah menganalisis gerakan dan tarikan Mars dengan akurasi yang belum pernah dilakukan sebelumnya. Dengan menggunakan formula dilatasi waktu (time dilation) dari Teori Relativitas Einstein untuk memperhitungkan gerakan dan tarikan gravitasi Mars, mereka dapat memperkirakan perbedaan waktu jam atom di Mars dibandingkan dengan jam di Bumi.
**Perbedaan Waktu yang Bervariasi**
Tim NIST memperkirakan bahwa waktu di Mars rata-rata 477 mikrodetik lebih cepat per hari daripada jam-jam di Bumi. Namun, nilai ini tidak konstan. Nilainya dapat bervariasi sebanyak 226 mikrodetik per hari, tergantung pada posisi Mars dalam orbitnya mengelilingi Matahari.
**Kompleksitas Perhitungan Planet Merah**
Fenomena ini lebih rumit dibandingkan perbandingan Bumi dan Bulan. Tahun lalu, para peneliti memperkirakan bahwa di Bulan, jam bergerak 56 mikrodetik per hari lebih cepat, nilai yang relatif konstan karena orbit Bulan yang mendekati lingkaran.
“Tapi untuk Mars, itu tidak demikian. Jaraknya dari Matahari dan orbitnya yang eksentrik membuat variasi waktunya lebih besar. Masalah tiga benda sangat rumit. Sekarang kita berhadapan dengan empat: Matahari, Bumi, Bulan, dan Mars,” kata Fisikawan NIST Bijunath Patla dalam sebuah pernyataan.
**Tantangan Perhitungan Multi-Benda**
“Pekerjaan beratnya lebih menantang daripada yang saya duga semula,” tambah Patla.
Tim tersebut harus mempertimbangkan gravitasi permukaan Mars, orbitnya yang eksentrik, serta efek dari Matahari, Bumi, dan bahkan Bulan terhadap Planet Merah. Kombinasi dari semua efek ini memberikan gambaran yang jelas mengenai penyesuaian yang diperlukan untuk menjaga jam tetap sinkron antara kedua dunia.
**Efek terhadap Proses Penuaan**
Temuan ini secara langsung memiliki implikasi pada penuaan. Karena dilatasi waktu Mars, seseorang akan menua lebih cepat di Mars daripada di Bumi. Jika seseorang menghabiskan 50 tahun penuh di Planet Merah, usia mereka akan bertambah 9 detik lebih tua daripada jika tinggal di Bumi.
**Aplikasi Praktis untuk Misi Antarplanet**
Penelitian ini bukan hanya sekadar teori fisik. Ada tujuan praktis di baliknya, terutama untuk misi luar angkasa di masa depan.
“Mungkin butuh beberapa dekade sebelum permukaan Mars tertutup oleh jejak-jejak rover yang berkeliaran, tetapi saat ini sangat berguna untuk mempelajari masalah yang terlibat dalam menetapkan sistem navigasi di planet dan bulan lain,” tambah penulis Neil Ashby, juga dari NIST.
**Sistem Navigasi Masa Depan**
Ashby menjelaskan bahwa sistem navigasi masa depan, mirip dengan Global Navigation System seperti GPS saat ini, akan sangat bergantung pada jam yang akurat. Efek pada laju jam dapat dianalisis dengan bantuan Teori Relativitas Umum Einstein.
**Dasar Teori Relativitas Einstein**
Perbedaan waktu ini terjadi karena dua faktor utama dalam Teori Relativitas Einstein:
1. **Relativitas Khusus**: Objek yang bergerak lebih cepat mengalami waktu yang lebih lambat
2. **Relativitas Umum**: Gravitasi yang lebih kuat memperlambat waktu
Mars memiliki gravitasi yang lebih lemah daripada Bumi (sekitar 38% gravitasi Bumi), yang membuat waktu berdetak lebih cepat. Namun, kecepatan orbital Mars dan jaraknya yang bervariasi dari Matahari menambah kompleksitas perhitungan.
**Orbit Eksentrik Mars**
Orbit Mars yang lebih eksentrik dibandingkan Bumi menyebabkan variasi jarak yang signifikan dari Matahari sepanjang tahun Mars. Hal ini mempengaruhi kecepatan orbital planet dan, sebagai konsekuensinya, efek dilatasi waktu yang dialami.
**Persiapan Kolonisasi Mars**
Penelitian ini menjadi dasar penting untuk persiapan misi manusia jangka panjang ke Mars. Koordinasi waktu yang akurat akan krusial untuk komunikasi antara Bumi dan Mars, serta untuk operasi berbagai sistem di permukaan Planet Merah.
**Teknologi Sinkronisasi Antar-Planet**
Pengembangan teknologi sinkronisasi waktu antar-planet akan memerlukan kompensasi otomatis terhadap perbedaan dilatasi waktu. Sistem ini harus dapat memperhitungkan posisi relatif planet-planet dalam tata surya.
**Publikasi Ilmiah**
Studi ini dipublikasikan di The Astronomical Journal, menandai kemajuan penting dalam pemahaman fisika waktu di lingkungan antarplanet dan persiapan teknologi untuk eksplorasi luar angkasa masa depan.
**Implikasi untuk Sains Fundamental**
Temuan ini juga memberikan konfirmasi eksperimental lebih lanjut terhadap prediksi Teori Relativitas Einstein, menunjukkan bahwa prinsip-prinsip fundamental fisika berlaku konsisten di seluruh tata surya.
Sumber: Kompas.com
Buku Terkait: