Temps sur Mars : une horloge gagne 477 microsecondes par jour

Neil Ashby et Bijunath Patla, de l’Institut national des normes et de la technologie américain (NIST), ont calculé qu’une horloge sur Mars avance de 477 microsecondes par jour. Leurs résultats ont été publiés dans The Astronomical Journal le 1er décembre 2025. C’est la première fois que des physiciens donnent une réponse aussi précise à la question de l’heure sur Mars.

Soit environ un millième du temps d’un clignement d’œil.

Sur une année terrestre, ces microsecondes s’additionnent pourtant en un écart d’environ 0,17 seconde (477 multiplié par 365 jours). Comme un signal radio file à près de 300 000 kilomètres par seconde, une dérive de 477 microsecondes correspond à environ 143 kilomètres de trajet, soit à peu près la distance entre Paris et Reims.

Einstein, la gravité et un Soleil lointain

Selon la relativité d’Einstein, la force de la gravité modifie l’écoulement du temps : les horloges ralentissent là où elle est forte et accélèrent là où elle est faible. Mars cumule deux circonstances favorables. Sa gravité de surface est environ cinq fois plus faible que celle de la Terre. Elle est aussi bien plus loin du Soleil, dont l’attraction diminue fortement avec la distance. Les satellites GPS relèvent de la même physique : l’effet combiné de l’altitude et de leur vitesse leur donne un gain net de 38 microsecondes par jour.

La Lune avance de 56 microsecondes par jour sur la Terre, de façon constante, parce que le couple Terre-Lune a une orbite stable. L’étude sur Mars fait suite à un article de 2024 dans lequel les physiciens du NIST avaient élaboré un plan de chronométrage précis pour la Lune.

Pour définir le temps martien, les chercheurs ont choisi un point de référence à la surface, l’équivalent du niveau de la mer à l’équateur terrestre. Ils ont estimé la gravité locale à partir des données de missions précédentes. Ils ont ensuite ajouté la masse dominante du Soleil ainsi que les attractions et les mouvements de la Terre, de la Lune, de Jupiter et de Saturne.

Une avance qui ne reste jamais la même

Le chiffre de 477 microsecondes n’est qu’une moyenne. L’orbite de Mars est bien plus elliptique que celle de la Terre, donc sa distance au Soleil varie beaucoup, ce qui accélère ou ralentit légèrement le temps au fil de l’année.

L’écart peut augmenter ou diminuer de 226 microsecondes par jour au cours de l’année martienne.

Le calendrier martien complique encore les choses. Un jour martien dure environ 40 minutes de plus qu’un jour terrestre, et une année martienne s’étend sur 687 jours terrestres contre 365. Mais ces durées relèvent du calendrier, alors que l’étude porte sur le rythme de chaque seconde. Une horloge atomique posée sur le sol martien fonctionnerait normalement dans son référentiel local. La comparaison avec une horloge jumelle restée sur Terre ferait en revanche apparaître un décalage qui grandit au fil des jours.

Sur une année martienne de 687 jours, la moyenne de 477 microsecondes s’accumule en environ un tiers de seconde. Sur dix ans terrestres, l’avance atteindrait environ 1,7 seconde si personne ne la corrigeait.

Ce que 477 microsecondes changent pour les missions

Jusqu’ici, personne n’en avait besoin.

Les missions passées s’appuyaient sur des communications radio à sens unique entre les stations terrestres et martiennes, et les rovers n’avaient pas à être synchronisés entre eux, rappelle Neil Ashby. Les horloges atomiques pourraient pourtant un jour aider les missions robotiques et habitées à rester synchronisées, et permettre l’équivalent d’un GPS sur la planète rouge.

Selon Bijunath Patla, les réseaux 5G actuels reposent sur une synchronisation à la microseconde, et les horloges GPS sont calées à quelques nanosecondes près. Face à de telles tolérances, une dérive de 477 microsecondes par jour serait énorme. Elle imposerait une correction permanente entre les engins martiens et les stations terrestres.

Ces décalages pourraient aussi compter pour la navigation, les communications et même un internet à l’échelle du système solaire. Un tel réseau supposerait que la Terre, la Lune et Mars disposent chacune d’une échelle de temps reliée aux deux autres.

Sur Terre, la référence mondiale est le temps universel coordonné (UTC), utilisé par les astronomes et par le Deep Space Network, et précis à environ 100 picosecondes par jour. Une picoseconde est un millionième de millionième de seconde. Les horloges atomiques optiques, qui piègent les atomes avec des faisceaux laser croisés, sont aujourd’hui précises jusqu’à une attoseconde, soit un milliardième de milliardième de seconde. Comprendre le rythme des horloges sur d’autres planètes enrichit aussi la connaissance des théories de la relativité.

Le calcul s’appuie sur des données de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA et sur des modèles de mouvement planétaire de haute précision. Il ne repose donc pas sur une horloge réellement posée à la surface, mais il donne aux futures missions martiennes un paramètre prêt à l’emploi.

Sources : skyatnightmagazine.com | spectrum.ieee.org