¿Por qué la NASA no sólo va al cielo sino también al mar?

Misión de Exploración Oceánica de la NASA (Crédito: ESA - Agencia Espacial Europea)

El océano cubre más del 70% de la superficie terrestre, pero más del 80% del océano aún está inexplorado por humanos. De hecho, solemos decir que los humanos sabemos más sobre la superficie de Marte y la Luna que sobre las profundidades de los océanos.

La Agencia Espacial de Estados Unidos (NASA) tiene actualmente un programa de exploración de aguas profundas para compensar esta deficiencia. Se espera que la exploración y el descubrimiento de las partes más profundas de los océanos de la Tierra nos ayuden a conseguirlo. un vistazo de cómo podrían ser los océanos de otros planetas en el espacio exterior. Además, también puedes intentar romper los límites del poder tecnológico humano en el entorno natural más extremo de la Tierra. Esta exploración de las profundidades marinas está llena de milagros pero también de riesgos. No se puede decir que el riesgo de una explosión debido a la enorme presión del agua sea pequeño.

La NASA espera que los descubrimientos de exploración en las profundidades del mar ayuden a desbloquear algunos de los secretos del espacio exterior, al mismo tiempo que prueban algunos de los equipos y experimentos necesarios para las expediciones a otros planetas del sistema solar.

Las partes más profundas de los océanos de la Tierra guardan sorprendentes similitudes con los entornos que la NASA espera explorar en algunos de los planetas del sistema solar. Explorar las profundidades de los océanos de la Tierra podría incluso proporcionar pistas sobre dónde deberían buscar los científicos la vida extraterrestre.

La zona más profunda del océano de la Tierra lleva el nombre de Hades, el rey del infierno en la mitología griega, y se llama zona Hadal. Esta zona súper abisal es de hecho como el inframundo imaginado por los humanos, un área restringida formidable en la tierra. Está compuesto por fosas y cuencas oceánicas insondables, y la más profunda alcanza los 11 kilómetros por debajo de la superficie del océano. Ocupa una superficie de fondo marino equivalente a la de toda Australia. Hasta ahora, sólo un puñado de sumergibles de aguas profundas se han atrevido a aventurarse en este oscuro abismo de otro mundo.

Es en este oscuro abismo donde los científicos de la NASA, en colaboración con el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI) de Massachusetts, están intentando explorar y estudiar los límites de la vida en la Tierra. Incluso la terminología utilizada por los científicos para explorar la zona abisal es la misma que la de la exploración espacial. Por ejemplo, en los últimos tiempos los biólogos marinos han enviado múltiples "aterrizajes" equipados con sensores y cámaras para "aterrizajes forzosos" en la zona abisal del océano. años Medido en aterrizaje forzoso.

Rica vida encontrada en respiraderos hidrotermales de aguas profundas que antes se creían sin vida (Crédito: Science Photo Library)

Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA en el sur de California Los ingenieros del Laboratorio de propulsión a chorro están construyendo un nuevo tipo de robot autónomo de exploración de aguas profundas para mapear las profundidades más profundas de la zona abisal que antes eran inaccesibles.

Esta sonda de aguas profundas se llama "Orfeo". Orfeo es un héroe de la mitología griega que, según la mitología, viajaba hacia y desde el inframundo en el abismo. Orpheus utiliza tecnología de navegación visual similar a la del Perseverance Mars Rover de la NASA, utilizando cámaras de ultra alta sensibilidad para identificar formaciones rocosas, conchas y otras características en el fondo marino para mapear el diseño en un mapa tridimensional lleno de puntos de referencia, o en otros. palabras marcadores del fondo marino. Esta tecnología no sólo permite al robot de exploración de las profundidades marinas encontrar su propio camino y reconocer lugares que ya han sido explorados, sino que también puede ayudar a Orfeo a hacer nuevos descubrimientos sobre las formas biológicas que viven en este duro entorno.

Tim Shank, biólogo de aguas profundas que dirige el programa de exploración de aguas profundas en el Instituto Oceanográfico Woods Hole, dijo: "Orfeo es un intento. Si la detección tiene éxito, no habrá un lugar que los humanos no podemos alcanzar."

Este no es el primer intento de Shank de profundizar en las oscuras profundidades de la zona ultraabismal.

En 2014, el predecesor del Orfeo, el Nereus (el dios del mar en la mitología griega), fue enviado a la fosa de Kermadec, en el noreste de Nueva Zelanda, para su exploración, pero esta sonda sumergible se hundió en el agua, probablemente a 10 kilómetros de profundidad. porque no pudo soportar la enorme presión del agua.

Shank dijo: "Doce horas después, vimos a Nierus convertido en pequeños fragmentos". Añadió que el fracaso de Nierus les hizo repensar nuevos métodos de exploración del área de las profundidades marinas. La sonda de aguas profundas Orpheus rediseñada tiene aproximadamente el tamaño de una bicicleta de cuatro ruedas y pesa unos 250 kilogramos. Es mucho más ligera y más pequeña que todas las sondas submarinas anteriores y su construcción es más económica. La ligereza hace que Orfeo sea más ágil, permitiéndole acceder a trincheras y fuentes submarinas en las profundidades del fondo del océano que nunca antes habían sido exploradas.

El satélite Europa de la Tierra

Los biólogos marinos creyeron durante mucho tiempo que la vida no podía existir en la zona abisal ultraprofunda, pero en la primera mitad del siglo XX, las profundidades del mar Los sumergibles comenzaron a incursionar en esta zona marítima, descubrimos que la vida es posible en esta zona prohibida de la vida.

Los científicos de aquella época todavía creían que todos los organismos del océano, sin excepción, se mantenían gracias a una cadena alimentaria que les proporcionaba energía a través de la fotosíntesis. Las plantas, las algas y algunas bacterias marinas de la superficie del océano convierten la energía del sol en azúcar, que se almacena en sus organismos y luego es consumida por los animales marinos herbívoros, que a su vez son devorados por los animales marinos carnívoros, formando la cadena alimentaria. Los científicos están convencidos de que los organismos que viven en las profundidades del mar dependen de la materia orgánica muerta para continuar con sus vidas. La materia orgánica de la que dependen para sobrevivir incluye cadáveres de animales, heces y "nieve marina" que cae de las capas superiores del océano. se refiere a copos de nieve en las profundidades del mar que se parecen a los mismos desechos orgánicos que continúan depositándose.

Los científicos de la época creían que no había suficiente alimento en las zonas más profundas del océano para sustentar la vida marina, y además estaba demasiado oscuro y frío para que existiera vida.

Pero no fue hasta 1977, cuando un equipo de investigación estadounidense bajó un sumergible Alvin controlado remotamente hasta el Océano Pacífico a 2.440 metros de profundidad, que la comprensión de la humanidad sobre la vida en las profundidades marinas cambió por completo. La misión de este barco de buceo es tomar imágenes de las aguas termales de este fondo marino. Debido a la actividad volcánica submarina, constantemente emerge calor de los cráteres del fondo marino.

Los científicos quedaron atónitos al descubrir un ecosistema vibrante que rodea este cráter submarino, lleno de vida marina como caracoles y anfípodos translúcidos, así como diminutos crustáceos parecidos a pulgas nunca antes vistos.

Shank dijo: "Con este descubrimiento, hemos descubierto una forma de vida completamente nueva en la Tierra. Estos animales de aguas profundas no dependen de la luz solar... sino que viven de productos químicos de las profundidades del mar. ”

Pero los científicos también están desconcertados. ¿Cómo pueden las especies que viven en el fondo del abismo soportar una enorme presión de agua y seguir viviendo?

Shank dijo que en la zona ultraprofunda, "la presión del agua alcanza las 15.000 libras por pulgada cuadrada. La presión aquí es tan grande que cada célula de un animal puede ser exprimida".

Después de presenciar esta maravilla submarina por primera vez en 1977, los científicos descubrieron que los organismos que viven a esta profundidad pueden sobrevivir porque sus células pueden soportar una enorme presión de agua. Las criaturas que viven en la zona ultraabismal, como los crustáceos anfípodos gigantes y el pez león, tienen en sus cuerpos una sustancia llamada piezolitos (del griego, que significa presión), que puede evitar que las membranas celulares y las proteínas del cuerpo se descompongan a temperaturas extremadamente altas. temperaturas fue aplastado bajo presión. La barolisina contrarresta la presión aumentando la cantidad de espacio que tiene la proteína dentro de la célula frente al peso del agua que la rodea.

"Es como poner estacas en una tienda de campaña", dijo Shank.

Los océanos cubren más del 70% de la superficie de nuestro planeta (Crédito: NASA)

El. El descubrimiento de que los organismos no sólo pueden sobrevivir en un entorno tan duro, sino también prosperar, plantea una pregunta importante para los biólogos: más allá del ámbito de nuestra Tierra, ¿se pueden encontrar también en los océanos de otros planetas?

Debajo de la corteza helada de la luna Europa de Júpiter (también conocida como Europa) hay un océano líquido que se cree que tiene entre 60 y 150 kilómetros de profundidad, con un contenido de agua igual al de los océanos de la Tierra. El doble del importe total. La luz del sol no puede penetrar la gruesa capa exterior de hielo de Europa, y hay grietas y roturas entrecruzadas en el hielo. La presión debajo de la capa helada de Europa es comparable a la de la zona oceánica ultraprofunda de la Tierra.

Dijo Shank. "Nuestra Tierra también tiene su propia Europa (la luna). A menos que lo intentemos primero en la Tierra, no sé cómo podremos explorar la Europa de la Tierra.

Creo que podemos detectarla". En la zona abisal de los océanos de la Tierra, los robots también pueden hacer la misma detección en la luna helada (Europa de la Tierra), a 628,3 millones de kilómetros de distancia.

Russell Smith, ingeniero del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que participó en la construcción de Orpheus, dijo: "Para nosotros, el fondo marino profundo de la Tierra es donde desarrollamos la tecnología para acceder con éxito a los mundos oceánicos de estos planetas. Es un gran campo de pruebas”.

Sin embargo, los robots capaces de operar en el espacio exterior o en las profundidades del mar deben ser completamente autónomos. "El robot tiene que ser capaz de tomar decisiones", dijo Smith, señalando que el objetivo de Orpheus es poder detectar y clasificar ADN ambiental y sustancias químicas en el agua de mar y recuperar muestras del fondo marino.

Dijo que construir un robot de exploración para la zona ultraabismal es una tarea muy difícil.

El Orpheus debe soportar una enorme presión de agua y temperaturas extremas. La temperatura del agua en la zona ultraabismal está sólo ligeramente por encima del punto de congelación, pero la temperatura alrededor de las aguas termales de las profundidades marinas puede alcanzar los 370ºC. grados centígrados.

Smith dijo: "Desarrollar un robot que pueda funcionar en el abismo del océano es muy difícil. Requiere una carcasa bastante gruesa para evitar que los componentes electrónicos se aplasten o se empapen en agua". de espuma sintética, un material flotante compuesto por pequeñas esferas de vidrio engastadas en resina epoxi. La espuma de la carcasa utilizada en Orpheus era material sobrante del Deepsea Challenger del director de cine James Cameron. En 2012, Cameron tomó el Deepsea Challenger y se hundió hasta el fondo de la Fosa de las Marianas en el Pacífico Occidental.

El sumergible Alvin se sumergió a una profundidad de 2.440 metros en 1977 y detectó por primera vez la presencia de organismos en la zona del respiradero hidrotermal (Crédito: Ralph White/Getty Images)

Como las profundidades del mar están completamente oscuras, Orfeo está equipado con un enorme foco. Pero si los focos se dejan encendidos, la batería del robot se agotará rápidamente, dejando al robot atrapado en el abismo del océano e incapaz de moverse. Para ahorrar energía, Orpheus cambiará a un modo de bajo consumo cuando no esté tomando fotografías o tomando muestras, dijo Smith.

Exploración lunar

En 2017, la NASA lanzó el análogo sistemático de exploración y ciencia biogeoquímica submarina, Subsea, para integrar la investigación y la exploración con el campo de la exploración marina. Hasta ahora, el programa ha completado dos misiones utilizando sumergibles operados remotamente para explorar respiraderos hidrotermales en el fondo del Océano Pacífico.

Los científicos creen que el volcán submarino Lō`ihi (Lō`ihi) a unos 30 kilómetros de la costa de Hawaii, y el Gorda Ridge (Gorda Ridge) a 120 kilómetros de la costa de Estados Unidos en la frontera de California y Oregón La actividad volcánica que rodea estos dos océanos es similar a la que se puede encontrar en los mundos oceánicos debajo del hielo de Europa y Encélado, la luna de Saturno.

Darlene Lim, geobióloga a cargo del programa Subsea de la NASA, que ayuda a los astronautas a explorar la luna y el espacio exterior, dijo: “Todo el programa Subsea se basa en nuestro descubrimiento de las áreas de aguas profundas de la Tierra. Las características pueden ser muy similares a los entornos activos de algunos planetas, como Encelado”.

A través de estas dos operaciones de exploración de aguas profundas del programa Subsea, los científicos han estudiado las condiciones geológicas y químicas de estos. dos respiraderos volcánicos submarinos. Tengo una mejor comprensión de la ecología circundante.

Ecología en el abismo del océano

No solo existe vida en la zona ultraabismal del océano, sino que también mantiene un rico ecosistema que puede resultarnos desconocido. Una de las criaturas más profundas jamás descubiertas que viven en el océano es un anfípodo gigante, de más de 8 centímetros de largo. Se encuentra en la parte más profunda de la Fosa Perú-Chile, la Fosa Profunda de Richards, que tiene 8 kilómetros de profundidad. . Este crustáceo de aguas profundas, llamado Eurythenes atacamensis, es un pariente cercano del camarón y es un carroñero que se alimenta de fragmentos de vida marina muerta que flotan desde la superficie superior del océano, dijo un profesor de biología marina de la Universidad de Newcastle en el Reino Unido. Investigadores como Johanna Weston descubrieron en 2018 que este es uno de los organismos más abundantes que se sabe que viven en la Fosa Perú-Chile.

Además, estas aguas profundas albergan al menos tres especies extrañas y bastante frágiles como el pez león y los isópodos de patas largas. Cada una de estas criaturas puede sobrevivir en la extrema presión del agua, las bajas temperaturas y la oscuridad de la zona abisal.

Darlene Lin dijo: "Estos respiraderos hidrotermales son completamente inofensivos. Hay que observar con mucho cuidado los cambios de temperatura a medida que el agua caliente que sube del fondo del mar interactúa con el agua muy fría. Aunque esta acción es También es muy valioso en sí mismo, porque es posible que necesitemos explorar algunos de los mundos oceánicos del sistema solar".

Aunque puede que todavía falten décadas para enviar sondas robóticas a Europa y Encelado. Pero los científicos de la NASA están ya están aplicando lo que aprenden de la exploración de aguas profundas a las misiones espaciales.

Para 2023, la NASA lanzará un rover robótico para buscar hielo de agua en el polo sur lunar. La misión, llamada Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, Viper, estudiará el hielo cerca del cráter lunar Nobile de la luna con la esperanza de extraer hielo lunar para usarlo como combustible para cohetes o en el futuro. Aunque no opera bajo el agua, un rover que deambula por la luna enfrentará muchos de los mismos desafíos técnicos que la exploración submarina.

Darlene Lin también es la científica jefe adjunta del proyecto Viper. Dijo: "Aplicaremos todo el conocimiento que aprendimos de Subsea al proyecto Viper".

El proyecto Subsea tiene como objetivo garantizar que los científicos puedan completar tanto las comunicaciones como la tecnología en entornos extremadamente desafiantes.

Desde una perspectiva operativa, la exploración oceánica y espacial también tienen muchas similitudes. Se envían robots a estas dos áreas para explorar entornos peligrosos a los que los humanos no pueden llegar, y equipos de científicos brindan soporte de control remoto. Además, el plan también puede ayudar a los astronautas a sentar las bases para controlar los equipos robóticos en la base lunar en el futuro.

Subsea planea tener menos de 10 científicos mar adentro para exploración, pero trabajarán junto con un equipo más grande de colegas en tierra. En cuanto al programa Viper, un equipo operará el vehículo lunar casi simultáneamente en la Tierra y deberá analizar datos y tomar decisiones rápidamente.

Zara Mirmalek, científica social de la NASA involucrada en ambos proyectos, trabaja para ayudar a los científicos a prepararse para la exploración en ambientes extremos.

La comunicación efectiva es crucial en estas tareas, afirmó.

Una gran cantidad de vapor de agua brota de la superficie helada de Encelado, la sexta luna más grande de Saturno, lo que indica que hay un océano líquido escondido debajo de Encelado (Crédito: Nasa/JPL/Space Science Institute)

Debido a la complejidad de la exploración de las profundidades marinas, los científicos tienen que ajustar los planes y cambiar las decisiones en cualquier momento en función de las condiciones del océano, el clima y la salinidad del agua del mar. Mirmalek dijo: "A menudo tienes menos tiempo del esperado. Trabajar en las profundidades del mar es extremadamente difícil porque el entorno de las profundidades marinas es muy exigente desde el punto de vista técnico".

Las comunicaciones son extremadamente importantes en las misiones espaciales, dijo. . Para hacer frente a las condiciones en el espacio exterior, Milmalek limitó a los científicos submarinos a una comunicación por día. "Sin un solo error, lograron todos sus objetivos de investigación", dijo

Darlene Lin, "Todo lo que aprendimos mientras trabajábamos con la comunidad oceanográfica fue valioso. Es realmente raro que lo tengamos. Plena confianza en el proceso de operación científica del diseño de la misión Viper”.

Pero al igual que la exploración del espacio exterior que se aleja de la Tierra, la exploración de las profundidades marinas también permite a la humanidad comprender desde una nueva perspectiva. Nuestro planeta natal. La NASA dijo que la exploración oceánica planificada por la agencia espacial ha producido "miles" de descubrimientos científicos. Si esperamos seguir viviendo en un mundo con océanos saludables, la exploración oceánica de la NASA proporciona la capacidad de sustentar la información crítica para la salud. Laura Lorenzoni es científica del Programa de Biología Marina y Biogeoquímica de la Dirección de Misiones de la NASA. Si queremos salvar el océano, dice, tenemos que entenderlo.

Lorenzoni dijo: "Esto es de gran importancia para la vida en la Tierra. La exploración oceánica que la NASA ha iniciado y continuará haciendo es la base para garantizar el uso sostenible de los recursos oceánicos de nuestra Tierra". p>

En otras palabras, cada paso que demos los humanos para explorar otros planetas en el espacio exterior nos ayudará a comprender mejor las áreas menos exploradas de nuestro propio planeta azul. Ya sean planetas alienígenas o el abismo oceánico bajo nuestros pies, todas son áreas que los humanos necesitan explorar.