Anfang Januar 2004 stand ein Juweliergeschäft im kalifornischen Montrose voller Wissenschaftler, die ihre bestellten Armbanduhren abholten. Jede dieser Uhren ging absichtlich falsch und verlor pro Tag 39 Minuten, denn ihre Besitzer arbeiteten von der Landung des Rovers Spirit an nach Marszeit. Ein Tag auf dem Nachbarplaneten ist länger als auf der Erde, und diese kleine Differenz krempelt Dienstpläne, Schlafrhythmen und ganze Kalenderentwürfe um. Wer sie konsequent zu Ende denkt, landet bei einem Jahr mit 24 Monaten.
Der Mars dreht sich um seine Achse, und dabei geht die Sonne auf und unter wie auf der Erde. Für eine Umdrehung gegenüber der Sonne braucht der Planet 24 Stunden, 39 Minuten und 35,244 Sekunden. Gegenüber den weit entfernten Fixsternen sind es 24 Stunden, 37 Minuten und 22,66 Sekunden. Die Differenz zwischen beiden Werten entsteht, weil sich der Planet während einer Drehung auch ein Stück auf seiner Bahn um die Sonne weiterbewegt und deshalb ein wenig nachdrehen muss, bis die Sonne wieder am selben Punkt steht. Auf der Erde liegen zwischen Sterntag und Sonnentag aus demselben Grund knapp vier Minuten. Dass die Tageslängen beider Planeten so dicht beieinanderliegen, folgt keiner Gesetzmäßigkeit, sondern den Zusammenstößen während der Planetenentstehung. Auf der Venus dauert ein Tag mehr als 100 Erdtage, auf dem Saturn nur wenige Stunden. Für die Zeitmessung auf dem Mars ist die kleine Abweichung trotzdem der entscheidende Faktor.
Bisher arbeiten auf dem Mars ausschließlich Maschinen, und genau deshalb ist die Uhrzeit dort keine theoretische Frage. Ein Rover braucht Licht, um seine Umgebung zu fotografieren und den Weg zu planen, und er braucht die vergleichsweise milden Temperaturen des Marstages, weil die Nacht auf bis zu minus 100 Grad abkühlt. Wer Bohrungen, Messreihen oder Fahrmanöver ansetzt, plant sie deshalb nach der örtlichen Sonnenzeit am Landeplatz, nicht nach einer Uhrzeit auf der Erde. Der Rover Curiosity arbeitet seit 2012 nach diesem Muster durch den Gale-Krater. Der Landetag einer Mission gilt als Sol 0, weil zunächst alle Systeme geprüft werden. Die eigentliche Arbeit beginnt an Sol 1. Im englischen Sprachgebrauch der Missionen haben sich dafür eigene Wörter eingebürgert: yestersol für den vergangenen, tosol für den laufenden und solmorrow für den kommenden Sol.
Ein Sol, also ein Sonnentag auf dem Mars, dauert 24 Stunden, 39 Minuten und 35,244 Sekunden und damit rund 2,7 Prozent länger als ein Tag auf der Erde. Ein Marsjahr umfasst 668,59 Sols oder etwa 687 Erdtage. Die NASA verwendet den Sol seit den Viking-Landungen im Jahr 1976 als Grundeinheit ihrer Missionsplanung.
Rechnerisch entspricht ein Sol 1,02749125 Erdtagen, umgangssprachlich sind es 24,65 Stunden. Diese Zahl klingt harmlos, sie summiert sich aber gnadenlos. Wer den Arbeitsbeginn an den Sonnenaufgang am Landeplatz koppelt, verschiebt ihn jeden Tag um gut eine halbe Stunde nach hinten. Nach zwei Wochen frühstückt das Team um Mitternacht, nach gut fünf Wochen hat sich der Rhythmus einmal komplett um die Uhr gedreht und liegt wieder ungefähr richtig. Genau diesen Zyklus durchlaufen die Bodenteams der ersten Missionsphase, in der jedes Kommando innerhalb eines Marstages geplant, geprüft und zum Planeten gefunkt werden muss. Eine globale Zählung der Sols gibt es dabei nicht: Jede Mission beginnt ihre eigene Rechnung bei null und zählt unabhängig von allen anderen weiter.
Eine irdische Uhr scheitert an dieser Aufgabe sofort. Sie springt nach 24 Stunden auf null und liegt damit schon am ersten Sol um knapp 40 Minuten daneben. Drei Auswege sind durchgerechnet worden. Der erste stammt aus der Mars-Trilogie von Kim Stanley Robinson: Dort bleiben die Uhren um Mitternacht für 39 Minuten und 36 Sekunden stehen, eine Zeitspanne ohne offizielle Uhrzeit, in der die meisten ohnehin schlafen. Der zweite Weg dehnt die Einheiten. Ein Sol behält seine 24 Stunden, dafür dauert eine Marsstunde rund 61,6 Erdminuten, eine Marsminute rund 61,6 Erdsekunden und eine Marssekunde etwa 1,027 Erdsekunden. Der dritte Weg hält die wissenschaftliche Sekunde konstant und opfert dafür die vertraute Einteilung, etwa mit 25 Stunden zu je 67 Minuten mit je 53 Sekunden.
In der Praxis gewann die gedehnte Variante. Vor der Landung der Rover Spirit und Opportunity suchten die Systemingenieure Julie Townsend und Scott Doudrick am Jet Propulsion Laboratory nach Armbanduhren, die genau um diesen Faktor langsamer laufen. Mehrere Hersteller hielten das für unmöglich. Der Uhrmacher Garo Anserlian von Executive Jewelers in Montrose probierte es trotzdem, zerlegte über Wochen hinweg Uhrwerke und brachte schließlich zusätzliche Bleigewichte an den Rädern an, die das Werk exakt genug bremsten. Seine Uhren verloren 39 Minuten pro Tag und wichen dabei um höchstens zehn Sekunden ab. Anfang Januar 2004 holten die Missionsangehörigen ihre Exemplare ab, wenige Tage vor der Landung von Spirit. Manche trugen von da an zwei Uhren am Handgelenk, eine für jeden Planeten.
Ob ein Mensch dauerhaft nach einem 24,65-Stunden-Tag leben kann, wurde während der Phoenix-Mission im Jahr 2008 systematisch untersucht. Das Bodenpersonal arbeitete 78 Tage lang nach Marszeit, ein Teil der Beteiligten erhielt zusätzlich Lichtpaneele mit kurzwelligem blauem Licht, um die innere Uhr zu stützen. Ausgewertet wurden Schlafprotokolle, Bewegungsmessungen am Handgelenk, Leistungstests und Urinproben zur Bestimmung des Melatoninrhythmus. Die Auswertung in der Fachzeitschrift Sleep zeigte, dass sich 87 Prozent der Teilnehmer tatsächlich an den längeren Tag anpassten. Der Preis dafür war knapper Schlaf: Bei gelungener Synchronisation schliefen sie im Mittel 5,98 Stunden, bei verschobenem Rhythmus nur 4,91 Stunden.
Wachphasen von 21 Stunden und mehr gingen mit messbar schlechteren Reaktionszeiten und geringerer Wachheit einher, also genau mit den Fehlerquellen, die bei ferngesteuerten Fahrzeugen auf einem anderen Planeten teuer werden. Dass die Anpassung überhaupt gelingt, hängt damit zusammen, dass die innere Uhr des Menschen ohnehin etwas länger als 24 Stunden läuft und täglich durch Tageslicht nachgestellt wird. Ein Sol liegt gerade noch innerhalb dieser Spanne. Die Grenzen des Verfahrens zeigten sich früher: Während der Pathfinder-Mission im Jahr 1997 gab das Team des kleinen Rovers Sojourner den Marstag nach etwa einem Monat wieder auf. Heute begrenzen die Missionen die Phase auf Marszeit deshalb meist auf die ersten Wochen nach der Landung.
Für eine gemeinsame Zeit braucht ein Planet einen Nullmeridian. Auf dem Mars übernimmt diese Rolle ein kleiner Krater mit dem Namen Airy-0, benannt nach dem britischen Astronomen George Biddell Airy, dessen Teleskop in Greenwich den Nullmeridian der Erde festlegt. Die mittlere Sonnenzeit an diesem Punkt heißt Coordinated Mars Time und ist das Gegenstück zur koordinierten Weltzeit. Die technischen Notizen zur Software Mars24 des Goddard Institute for Space Studies beschreiben zudem 24 gleich breite Zeitzonen von je 15 Grad, die allerdings keine Namen tragen und in keiner Mission verbindlich sind. Parallel läuft eine fortlaufende Tageszählung, das Mars Sol Date. Ihr Nullpunkt liegt am 29. Dezember 1873, kurz vor der besonders günstigen Marsopposition von 1877.
Mit Uhrzeit allein ist es nicht getan, denn ein Marsjahr von 668,5907 Sols verlangt einen eigenen Kalender. Den bekanntesten Entwurf legte der Raumfahrtingenieur Thomas Gangale 1985 vor und benannte ihn nach seinem Sohn Darius. Der Darische Kalender arbeitet mit Schaltjahren, verteilt aber anders als auf der Erde: Auf zehn Marsjahre kommen sechs Jahre mit 669 Sols und vier mit 668 Sols. Weil ein Marsjahr fast doppelt so lang ist wie ein Erdenjahr, reichen zwölf Monate nicht aus, der Entwurf sieht 24 vor. Auf jeweils vier Monate mit 28 Sols folgt einer mit 27 Sols. Die Woche behält ihre sieben Tage, deshalb umfasst ein voller Marsmonat exakt vier Wochen, und jedes Datum fällt immer auf denselben Wochentag.
Die Namen holte Gangale aus dem Himmel selbst. Die Wochentage heißen Solis, Lunae, Martis, Mercurii, Jovis, Veneris und Saturni, also nach Sonne, Mond und den klassischen Planeten, wie es auch bei Sonntag oder Montag durchscheint. Die 24 Monate tragen abwechselnd die lateinischen und die aus dem Sanskrit stammenden Bezeichnungen der Tierkreisbilder, beginnend mit Sagittarius und Dhanus für den Schützen. Das Jahr startet zum Frühlingsanfang der nördlichen Halbkugel. Ob sich ein derart aufgeräumtes System jemals durchsetzt, ist offen, denn auf der Erde ist jede Kalenderreform an Gewohnheiten und Interessen zerrieben worden. Wie schief das gehen kann, zeigt der Fall, in dem Schweden 1712 einen 30. Februar einführte.
Vorerst bleibt die Marszeit eine Angelegenheit von Robotern und ihren Bodenteams. Sie ist trotzdem längst mehr als ein Rechenspiel: Sie steht in Dienstplänen, in Schlafstudien, in der Software, die Kommandos an Landefahrzeuge schickt, und in einer Handvoll Armbanduhren aus einem Ladengeschäft in Kalifornien, die seit 2004 jeden Tag um 39 Minuten nachgehen und dabei genau richtig liegen.
Sleep, Learning to Live on a Mars Day: Fatigue Countermeasures during the Phoenix Mars Lander Mission; doi:10.5665/sleep.2128