Nuestros océanos cubren más del 70% de la superficie terrestre y más del 80% de ellos permanecen sin explorar. A menudo se afirma que sabemos más sobre la superficie de Marte y la Luna que sobre el suelo oceánico de nuestro propio planeta.
La NASA está en una misión para cambiar eso. La agencia espacial de EE. UU. está explorando las profundidades del océano en busca de indicaciones sobre cómo se verían los océanos en otros planetas, con el fin de ampliar los límites de la ciencia y la tecnología en uno de los entornos más extremos de la Tierra. Es una búsqueda llena de maravillas, peligros y un riesgo de implosión que no se puede pasar por alto.
La esperanza es que los descubrimientos submarinos de la misión ayuden a desentrañar algunos de los misterios del espacio exterior, así como a probar algunos de los equipos y experimentos necesarios para misiones en otras partes del Sistema Solar.
Las profundidades de los océanos de la Tierra son sorprendentemente similares a algunas de las condiciones que la NASA espera encontrar en otros mundos de nuestro Sistema Solar. Incluso podrían proporcionar pistas sobre dónde los científicos deberían buscar vida extraterrestre.
Las partes más profundas de los océanos de la Tierra se conocen como la zona hadal. Su nombre proviene de Hades, el dios griego del inframundo, y es un lugar hostil que hace honor a su nombre. Está formado por profundas trincheras y canales y se extiende hasta 11 km por debajo de la superficie de los océanos del planeta. En conjunto, representa un área de lecho marino del tamaño de Australia, y pocos vehículos pueden sobrevivir a una zambullida en este oscuro abismo.
Es en la zona hadal donde los científicos de la NASA, en asociación con el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI), en Massachusetts, EE. UU., están tratando de explorar y sondear los límites de la vida en la Tierra.
Incluso el lenguaje que utilizan los científicos para sus misiones en esa región utiliza términos adoptados por la exploración espacial. En los últimos años, los biólogos marinos han enviado varios "módulos de aterrizaje" equipados con sensores y cámaras para "aterrizajes forzosos" en el fondo de la zona hadal, donde toman medidas.
Pero los ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California están construyendo un nuevo vehículo submarino autónomo llamado Orpheus, el nombre en inglés del antiguo héroe griego que viajaba al inframundo y regresaba, para mapear las profundidades más inaccesibles.
Usando tecnología de navegación visual similar a la de la nave espacial Perseverance de la NASA en Marte, Orpheus tiene cámaras altamente sensibles para identificar formaciones rocosas, conchas y otras características del fondo marino y producir mapas tridimensionales salpicados de marcas de terreno, o más bien, marcas del fondo marino. Esto permite que el robot encuentre su camino y reconozca lugares en los que ya ha estado, pero también debería ayudar a arrojar nueva luz sobre la biodiversidad de ese entorno hostil.
"Orpheus es un vehículo portal", dice Tim Shank, un biólogo de aguas profundas que dirige el programa de exploración hadal de WHOI. "Si funciona, no hay lugar en el océano al que no podamos ir".
Esta no es la primera vez que Shank intenta llegar a las oscuras profundidades de la zona hadal. En 2014, el vehículo predecesor de Orpheus, Nereus, fue enviado a Kermadec Trench, al noreste de Nueva Zelanda. Pero el vehículo submarino implosionó a unos 10.000 metros de profundidad, muy probablemente debido a la inmensa presión.
“Después de 12 horas, lo vimos emerger en pequeños pedazos”, recuerda Shank, y agrega que la pérdida de Nereus les hizo replantearse cómo explorar las profundidades de los mares. Con el tamaño aproximado de un ATV y un peso aproximado de 250 kg, Orpheus está diseñado para ser mucho más ligero, pequeño y económico que los vehículos submarinos anteriores. Y también debería ser más ágil y capaz de entrar en trincheras y respiraderos en el fondo del océano que nunca antes se habían explorado.
Europa en la Tierra
Durante mucho tiempo, los biólogos marinos creyeron que la vida en la zona hadal era imposible, hasta que, cuando los vehículos sumergibles comenzaron a aventurarse en la región en la primera mitad del siglo XX, se hizo evidente que la vida podía soportar esas condiciones.
Pero todavía se creía en ese momento que todos los organismos vivos se sustentaban en una cadena alimentaria alimentada en última instancia por la fotosíntesis. Las plantas, las algas y algunas bacterias marinas de las aguas superficiales convierten la energía del sol en azúcares que se almacenan en su materia orgánica. Esta materia es consumida por los herbívoros, que a su vez son devorados por los animales carnívoros.
Los científicos estaban convencidos de que los organismos del fondo del océano sobrevivían gracias a la materia orgánica muerta: cadáveres de animales, heces y la caída constante de otros desechos orgánicos, o "nieve marina", que flotaban arriba y abajo. Pero se creía que no habría suficiente comida para sustentar a muchas criaturas marinas y que las áreas más profundas aún eran demasiado oscuras y frías para la vida.
Esta percepción de las profundidades del océano cambiaría en 1977, cuando un equipo de investigación estadounidense lanzó un vehículo operado por control remoto a 2.440 metros de profundidad en el Océano Pacífico. El vehículo fue enviado para fotografiar los respiraderos hidrotermales, donde el calor de la actividad volcánica emerge del fondo del océano.
Para su sorpresa, los científicos descubrieron ecosistemas vibrantes alrededor de los respiraderos, repletos de organismos marinos como el pez caracol transparente y los anfípodos, crustáceos que parecen pulgas, que nunca antes se habían visto.
"Con este descubrimiento, [encontramos] una forma de vida completamente nueva en la Tierra", dice Shank. "Estos animales no necesitan luz solar directa... viven de sustancias que salen del fondo del océano".
Los científicos estaban desconcertados: ¿cómo se las arreglan estas especies para sobrevivir a la abrumadora presión de la zona hadal? "La presión [allí] es de unas 1.000 atmósferas", explica Shank. "Es tan fuerte que las células individuales de un animal serían arrancadas".
Desde esa primera observación en 1977, los científicos han descubierto que los organismos que viven en las profundidades se han adaptado a nivel celular para sobrevivir en esa región, dijo Shank. Las criaturas de la zona hadal, como los crustáceos anfípodos y los peces caracol, tienen enzimas llamadas piezolitas (una palabra derivada de "piezin", o presión en griego), que evitan que sus proteínas y membranas celulares sean aplastadas bajo una presión extremadamente alta.
Los piezolitos combaten la presión aumentando el espacio que ocupan las proteínas dentro de las células del cuerpo para compensar el peso del agua que las rodea. "Es como poner estacas en una tienda de campaña", compara Shank.
Descubrir organismos que no solo pueden sobrevivir sino también proliferar en este ambiente represivo plantea preguntas importantes para los biólogos que miran más allá de los reinos de nuestro planeta, como si también podrían encontrarse en los océanos de otros mundos.
Debajo de la superficie helada de una de las lunas más grandes de Júpiter, Europa, se encuentra un océano de agua salada. Se cree que tiene entre 60.000 y 150.000 metros de profundidad y contiene el doble de agua que todos los océanos de la Tierra combinados. La luz del sol no penetra en la gruesa capa de hielo de Europa, que está plagada de fracturas y grietas. Debajo de la corteza de hielo, la presión es comparable a la de la zona hadal de la Tierra.
"Aquí tenemos a Europa en la Tierra", dice Shank. "No veo cómo podemos explorar Europa sin hacer primero lo mismo en la Tierra".
Un robot capaz de explorar la zona hadal de la Tierra podría hacer lo mismo en una luna congelada a 628 millones de kilómetros de distancia.
"El fondo del océano es una gran plataforma de prueba para que desarrollemos la tecnología necesaria para una misión exitosa al océano de estos mundos", dice Russell Smith, ingeniero del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, quien es parte del equipo responsable de la construcción. de Orfeo.
Pero un robot que opera en el espacio exterior o en las profundidades del océano debe ser completamente autónomo. "El robot debe poder tomar decisiones", dice Smith, y agrega que el objetivo es que Orpheus pueda detectar y clasificar el ADN ambiental y las sustancias del agua, así como traer muestras del fondo del océano.
Construir un robot para la zona hadal es un desafío increíble, dice. Orpheus necesita soportar presiones intensas y temperaturas extremas. El agua en la zona hadal está justo por encima del punto de congelación, pero en los respiraderos hidrotermales, las temperaturas pueden alcanzar los 370°C.
"Desarrollar un vehículo que pueda sobrevivir es muy difícil", dice Smith. "Se necesitan paredes muy gruesas para evitar que los circuitos electrónicos se mojen o aplasten".
Orpheus está construido parcialmente con espuma sintáctica, un material flotante compuesto por esferas de vidrio microscópicas incrustadas en resina epoxi. La espuma utilizada en Orpheus proviene de material de desecho producido para el vehículo submarino Deepsea Challenger del director de cine James Cameron, que descendió al fondo de la Fosa de las Marianas en el Océano Pacífico occidental en 2012.
Como está totalmente oscuro en las profundidades del océano, Orpheus está equipado con una enorme linterna. Si la luz permanece encendida todo el tiempo, agotará rápidamente la batería del robot, que quedaría varada en las profundidades aplastantes. Para ahorrar energía, Orpheus entrará en modo de bajo consumo cuando no esté tomando muestras o imágenes, explica Smith.
Misión a la Luna
En 2017, la NASA lanzó el proyecto llamado Systematic Underwater Analog Exploration of Biogeochemical Sciences (Subsea), para unir los campos de la exploración espacial y oceánica. Hasta la fecha, se han realizado dos misiones con vehículos operados a distancia a fuentes hidrotermales en el Océano Pacífico.
Se cree que la actividad volcánica alrededor del monte submarino Lō'ihi, a unos 30 km de la costa de Hawái, y el Dorsal de Gorda, a 120 km de la frontera entre California y Oregón en la costa de EE. UU., es similar a la que se encuentra en los mundos oceánicos. de Europa y la luna Encélado de Saturno.
"Todo el proyecto se basó en descubrir áreas en las profundidades de nuestros océanos que en realidad tienen una naturaleza análoga a la que esperamos encontrar en lugares como Encelado", dice Darlene Lim, geobióloga de la NASA que dirige el programa Subsea y prepara a los astronautas para la exploración. de la Luna y el espacio exterior.
Los científicos han utilizado misiones submarinas para comprender mejor la química y la geología de estos respiraderos, así como la vida que los rodea.
"Estos respiraderos son muy inocuos", dice Lim. "Hay que mirar muy de cerca para ver los cambios en la temperatura del agua que sale de la tierra e interactúa con el agua de mar muy fría. Incluso esta acción por sí sola es muy importante para que podamos ser capaz de predecir cómo explorar algunos de estos mundos oceánicos en nuestro sistema solar".
Pueden pasar décadas antes de que podamos enviar robots a Europa y Encelado, pero los científicos de la NASA ya están aplicando lo que aprendieron al explorar las profundidades del océano a las misiones espaciales.
En 2023, la NASA enviará una sonda robótica para buscar agua congelada en el polo sur de nuestra Luna, conocida como Polar Exploration Probe to Investigate Volatile Substances (Viper), la misión estudiará el hielo cerca del cráter lunar Nobile, en el espero que pueda extraerse para su uso como combustible para cohetes o agua potable. Aunque no operará bajo el agua, una nave espacial que camine sobre la Luna enfrentará muchos de los mismos desafíos técnicos.
"Estamos tomando todo el aprendizaje de Subsea y aplicándolo a Viper", dice Lim, quien también es el científico principal adjunto del proyecto Viper.
El objetivo del programa Subsea era garantizar que los científicos lograran sus objetivos de investigación en condiciones extremadamente desafiantes desde una perspectiva tecnológica y de comunicaciones.
Desde un punto de vista operativo, la exploración oceánica y espacial también tienen muchos puntos en común. En estos dos campamentos, se envían robots para explorar entornos traicioneros que los humanos no pueden alcanzar, con el apoyo de equipos remotos de científicos. Pero también puede ser conveniente entrenar astronautas para controlar equipos robóticos desde una base lunar en el futuro.
Menos de 10 científicos se hicieron a la mar con la misión Subsea. Trabajaron con un grupo más grande de colegas en tierra. Para la misión Viper, un equipo operará la sonda en la Tierra casi en tiempo real y deberá analizar datos y tomar decisiones muy rápidamente.
La comunicación eficiente es clave durante estas misiones, dice Zara Mirmalek, científica social de la NASA que ayuda a los científicos a prepararse para la exploración en entornos extremos. Trabajó en los programas Subsea y Viper.
Para explorar las profundidades del océano, los científicos tienen que tomar decisiones todo el tiempo, dependiendo de las condiciones del mar, el clima y la salinidad. "Sabes que tendrás menos tiempo del planeado", explica Mirmalek. "Es mucho más difícil trabajar en las profundidades del océano porque las condiciones son un gran desafío para la tecnología".
Ella señala que, en las misiones espaciales, las comunicaciones son extremadamente limitadas. En preparación para las condiciones en el espacio exterior, Mirmalek restringió a los científicos de la misión submarina a comunicarse entre sí solo una vez al día. "No hubo fallas: lograron todos sus objetivos de investigación", dice ella.
Darlene Lim dice que "todo lo que aprendimos trabajando junto con la comunidad oceanográfica fue muy valioso, realmente invaluable, para ayudarnos a confiar en los procesos que estamos adoptando para diseñar nuestras operaciones científicas para el Viper".
Pero al igual que con las misiones fuera del planeta, la exploración del fondo del océano también permite a la humanidad mirar a la Tierra de una manera diferente.
La NASA dice que sus exploraciones oceanográficas han generado "miles" de descubrimientos científicos, pero también están brindando otra información que podría ser vital si queremos continuar viviendo en un mundo con océanos saludables. Necesitamos comprender nuestros entornos oceánicos si queremos salvarlos, según Laura Lorenzoni, científica del programa de biogeoquímica y biología oceánica de la dirección de misiones científicas de la NASA.
"Esto es fundamental para la vida en la Tierra, y las mediciones constantes que la NASA ha tomado, y continúa tomando, son fundamentales para garantizar el uso sostenible de nuestros recursos oceánicos", dice.
Es decir, con cada paso que damos hacia la exploración de otros mundos, también aprendemos un poco más sobre algunas de las partes más inexploradas de nuestro propio planeta azul.
Fuente: BBC Mundo