https://bodybydarwin.com
Slider Image

Aquests robots calents ens ajudaran a trobar vida a les llunes gelades

2021

Les llunes que orbiten Júpiter i Saturn es troben lluny de la calor del sol. La majoria no tenen atmosfera, i moltes estan cobertes en un gel glaçat de quilòmetres de gruix. També són la nostra millor aposta per trobar vida al nostre propi sistema solar. Sota els escorcolls congelats hi ha vasts oceans, i les agències espacials dels Estats Units i d’altres indrets treballen molt amb els robots que un dia els visitaran.

"En el passat suposàvem que hi havia aquesta zona Goldilocks entre Venus i Mart, on trobaríeu aigua líquida i ... aquest era l'únic lloc del sistema solar on podríeu trobar la vida, diu Hari Nayar, líder d'un grup de robòtica centrat. al món oceànic del Laboratori de Propulsió Jet de la NASA a Pasadena, Califòrnia, tot i així, l'Europa de Júpiter i la lluna saturniana Enceladus semblen tenir els ingredients clau per a la vida: molta aigua líquida, aliments i energia de les aigües profundes del mar.

Aquesta vida, si existeix, no serà fàcil d’arribar. El més probable és que es troba nedant a fons de la superfície dels freds oceans aliens. Però una vegada que una nau espacial es dirigeixi al sistema solar exterior i aconsegueixi aterrar a Europa o Enceladus, encara estarà molt per sobre d’aquestes aigües. Les sondes robòtiques hauran d’endinsar-se en el gel, arrossegant-se a través d’un entorn gairebé tan temible com el nitrogen líquid.

Hi ha algunes maneres diferents d’incomplir aquesta fortalesa gelada. La NASA va anunciar recentment que està provant nous prototips per a robots que exploraran els mons gelats, incloent-hi una sonda que permetrà picar el gel i escalfar els encenalls de les seves tostades a les preses. Investigadors a Alemanya han estat desenvolupant un robot que fonrà qualsevol gel al seu pas. I no són les úniques idees.

Els enginyers que hi ha darrere d’aquests robots tampoc estaran satisfets amb una sonda que només cava cap a baix. Les seves creacions hauran de navegar i treure mostres a la superfície, a sobre del túnel durant mesos o més. A continuació, expliqueu com aquestes sondes intrèpides s’enfrontaran als mons de gel i es buscaran la vida.

El que hi ha sota

Si hi ha vida a Europa o Enceladus, serà microscòpic. "Probablement no hi hagi balenes o calamars gegants, ni tan sols tubeworms o alguna cosa així allà baix, diu Cynthia Phillips, geòloga planetària del Laboratori de Propulsió de Jet." Creiem que no hi ha prou energia per conduir la vida pluricel·lular ".

Però les obertures a la platja marítima serien una llar prometedora per als microbis aliens (i són el mateix tipus d’ecosistema on la vida a la Terra podria haver donat el tret de sortida). I no importa on es trobin, si protegeixen la vida, les traces d'aquesta vida hauran viatjat molt lluny.

A l’oceà de la Terra, si es pren algun metre cúbic d’aigua a l’oceà, [probablement] té material genètic procedent de la majoria d’organismes de la Terra, diu Brian Wilcox, enginyer aeroespacial a Laboratori de Propulsió a Jet. El mateix hauria de passar per als mars d’Europa o Enceladus. De manera que quan les nostres sondes arribin al mar, qualsevol gota d’aigua que captui hauria de ser il·luminadora.

Si teniu instruments prou bons que puguin trobar les coses a concentracions molt baixes, aleshores us garanteix la possibilitat de trobar molècules biològiques si existeixen, diu Wilcox.

Tot i això, això posa alguns límits a les sondes que podem enviar. Ja que, per definició, el robot es busca la vida, ha de seguir regles estrictes per evitar portar microbis de la Terra durant el viatge. Abans de tocar-lo, s’esterilitzarà a temperatures tan caigudes que res podia sobreviure. Ni tan sols l’electrònica moderna. La NASA estudia sondes que es basen en motors simples de grafit i coure com els inventats al segle XIX. "Podeu fabricar un motor del tipus que s'utilitzava fa 120 anys, avui en dia, tot plegat que sobreviurà a aquest forn de forn Wilcox.

Es pot estalviar a un aterrador aquesta neteja més dura, ja que mai tocarà l’oceà. Així és allà on probablement hi haurà l'electrònica que controli la sonda i analitzi l'aigua que recull. "La sonda és similar a una marioneta situada a l'extrem d'una cadena i no té cap tipus d'intel·ligència pròpia que digui Wilcox. Hem de posar la protecció planetària al davant i al centre, perquè realment és el més difícil de tots els problemes."

Tallar i tallar a rodanxes

A la Terra, ens endinsem en el gruixut gel en llocs com l'Antàrtida i Groenlàndia amb simulacres o sondes que s'enfonsen cada cop més escalfant el gel que els envolta fins que es fongui.

Això no funcionaria a les llunes de Júpiter i Saturn. "És gairebé impossible [pensar] que podríem lliurar equips de perforació a una lluna gelada", afirma Bernd Dachwald, professor d'enginyeria astronàutica de la Universitat de Ciències Aplicades d'Aachen d'Alemanya.

I el gel està a centenars de graus per sota de la congelació. Esencialment es faria desaprofitar tota aquesta calor ?, diu Nayar. La sonda ell, Wilcox i els seus col·legues tenen en compte que manté la seva calor per dins, on no es pot filtrar.

La sonda utilitza una tromba de rotació per tallar-se pel gel i un conductor per empeltar-se més al forat. La sonda es pot dirigir tallant més profundament el gel d’un costat que l’altre. Mentrestant, les fitxes de gel es llancen al cos aïllat de la sonda perquè es fongui. "Tot el cos de la sonda és essencialment una ampolla de buit, igual que una ampolla termos que mantindria la seva beguda calenta durant tot el dia que diu Wilcox.

La calor provindrà del plutoni (el tipus que alimenta el Curiosity Rover i altres naus espacials, no el tipus que s’utilitza per fabricar armes nuclears). La major part de l'aigua que es fon serà bombada a la part posterior. Però la sonda també pot recollir mostres d'aigua en petits contenidors i tirar-los de nou a la superfície a través d'un tub d'alumini dins del seu lligam.

Un cop l’aigua fosa es congelarà de nou al gel, bloquejarà aquest lligam al seu lloc. Això vol dir que la sonda haurà de portar el seu propi cable en lloc de tirar-lo de la superfície. També significa que no es pot arrossegar la sonda a la superfície. "És una altra raó per la qual ha d'estar absolutament esterilitzada fora de qualsevol ombra de dubte, perquè romandrà allà per sempre", diu Wilcox.

Fer com un talp

Una altra sonda destinada als mons gelats és el IceMole, que es desenvolupa per al projecte Enceladus Explorer de l'Agència Espacial Alemanya (DLR). A uns 6, 5 peus de llarg no és tan petit que el seu topònim, tot i que els seus dissenyadors preveuen que les generacions futures siguin més curtes i lleugeres. Ja han provat la seva prou capacitat per a l'Antàrtida i altres locals gelats.

IceMole és principalment una sonda fosa, cosa que significa que escalfarà el seu pas a través del gel. Això requereix molta energia, de manera que probablement la sonda obtindria la seva potència amb un generador nuclear de mida frigorífica a la superfície. Tot i això, el talp mecànic també està equipat amb un cargol de gel. "Aquesta força pressiona el cap de fusió fermament contra el gel, de manera que sempre teniu un contacte de calor molt bo", diu Dachwald, que porta anys dissenyant i perfeccionant la sonda.

Un dels problemes amb les sondes regulars de fusió és que la pols o sorra incrustats al gel poden enfonsar-se al fons de l’aigua fosa davant del robot i acumular-se. Finalment, la sonda es troba davant d'un tap de fang que no pot escalfar-se i quedar encallada. IceMole evitaria aquesta catàstrofe perquè el seu cargol de gel pot arrossegar-lo pel gel brut. Els seus dissenyadors han provat la sonda en sòls i gel ric en sediments al Llac Hoare de l'Antàrtida: IceMole s'ha alentit, però no s'ha aturat. El cargol de gel útil també és buit, de manera que pot presentar mostres.

Igual que el robot proposat per la NASA, IceMole pot canviar de rumb. En dirigir més calor cap a un costat del seu cap de fusió, IceMole es pot veure obligat a una corba. "No són tan bons com una mola real, però tenim un radi de gir d'uns 10 metres i això hauria de ser suficient per evitar grans obstacles", afirma Dachwald.

Utilitzarà uns quants instruments diferents per navegar i fins i tot es pot fondre cap amunt. Això vol dir que, potser, IceMole podria trobar el seu camí de tornada a la superfície.

Un entorn hostil

Europa i Enceladus no són llocs acollidors ni tan sols del fred que castiga. Els robots que recorren la superfície suportaran aquestes condicions extremes.

Per una cosa, estaran massa lluny del sol per confiar en l’energia solar. I és possible que el gel no sigui fàcil de conduir. Es creu que Europa i Enceladus disparen plomalls de vapor d’aigua que es congelen i cauen a terra com a grans petits. "Aquest material es comportaria com les dunes de sorra del desert que no s'enganxen, de manera que podríeu enfonsar-vos fàcilment", diu Nayar, el seu equip està dissenyant un rover lleuger que s'assembla a un buggy de duna.

Europa es produeix amb una radiació del camp magnètic de Júpiter que mataria un humà sense protecció en 10 minuts. Tampoc és fantàstic per als robots. "La superfície es basa bàsicament en partícules de radiació carregades que podrien ser molt perjudicials per a qualsevol tipus de nau espacial de superfície afirma Phillips.

Tots els robots a terra necessitaran blindatge per protegir-los d’aquest assalt. Pot ser que això no sembli un problema per a les sondes situades a baix, a l'abric del gel. Però encara confiaran en l'equip de la superfície, que haurà de suportar mentre les sondes penetren lentament milles de gel.

I el propi gel presentarà els seus propis assajos. Probablement no serà només aigua pura. "El problema és que no sabem quina és la composició real d'aquest material. Nayar diu. Un robot podria haver de dirigir-se al voltant de roques o fesses o trobar productes químics corrosius com l'àcid sulfúric.

"Tenir una cosa que funcioni durant diversos mesos o fins i tot anys a través del gel, a través d'un entorn desconegut i el menor fracàs pot provocar una pèrdua de la missió, això és un repte", afirma Dachwald.

La NASA pot enviar sondes per a proves de camp en llocs com l'Antàrtida o Groenlàndia per assegurar-se que es posin a punt. En comparació amb Europa o Enceladus, aquests salvatges gelats són una passarel·la. Els enginyers hauran de imitar algunes de les condicions més dures del món gelat al laboratori, utilitzant càmeres especials de fred i buit i llits de gel super fred.

Malgrat les molèsties, viatjar pel gel té els seus avantatges. Una sonda no es pot fondre fàcilment a través de roques sòlides. "Volem fondre el gel, perquè és tan fàcil manejar aigua líquida", diu Wilcox.

I totes les mostres que recopila la sonda en els seus viatges seran senzilles de seleccionar. "En algun lloc com Mart o la Lluna on és realment una mostra rocosa, heu de ... descompondre la roca perquè pugueu estudiar què hi ha", diu Phillips. Les mostres de gel es poden escalfar. "Aquesta és una manera fàcil de separar el gel dels materials que no són de gel".

Cria amb exploració

Per molt tanta que siguin Europa i Enceladus, no hem de limitar les exploracions a aquestes dues llunes. Hi ha molts cossos potencialment aquàtics més enllà de la Terra: Mart, grans asteroides, Plutó i altres llunes com el Titan de Saturn o les llunes de Jovian Ganymede i Calisto. "Hi ha dotzenes de mons al sistema solar exterior on podeu utilitzar una arquitectura molt similar que afirma Phillips.

El mateix tipus de propietaris, de rovers i, eventualment, de sondes poden posar en pràctica tots aquests mons. La precisió de la tecnologia encara no és certa. No tenim una solució contrastada que és millor que qualsevol altra solució, diu Nayar. Aquest és un entorn molt diferent de qualsevol altre que haguem estat .

Aprendrem més sobre aquests mons llunyans a mesura que es produeixi informació nova de missions com Cassini i la prevista Europa Clipper. D’aquesta manera serà més fàcil dissenyar les sondes que un dia es posaran per sota de les seves superfícies de gel.

Passaran uns quants anys abans que aquests robots saltin a Europa o Enceladus; una sonda a Europa probablement no es llançaria abans del 2028. Però això no vol dir que les sondes amb espais espacials no poden ajudar-nos a acostar-nos a casa, ja que hi ha moltes investigacions sobre gel. aquí a la Terra Seria una mica trist si invertís diners en demostracions tècniques només sense cap mena de ciència, afirma Dachwald. Ell i la seva tripulació ja han utilitzat IceMole per a provar bacteris a Blood Falls a l’Antàrtida, on un dipòsit de salmorra englacial està ple de bacteris poc entesos que han estat apartats del món exterior durant més d’un milió d’anys.

A més, tindrem moltes altres possibilitats de posar a prova una validesa de l’espai i posar-la al mateix temps. Sota les glaçades de l'Antàrtida, encara hi ha llacs per explorar. Encara no sabem fins a quin punt la vida s’estén al gel, o fins a quin punt pot sobreviure en aquests paisatges glaçats. Si volem saber si la vida pot existir al gel en altres planetes i llunes, hem de conèixer les condicions de naixement a la Terra per a la vida al gel, diu Dachwald.

Els científics utilitzen la llum per eliminar els defectes de les cèl·lules solars

Els científics utilitzen la llum per eliminar els defectes de les cèl·lules solars

Els gens de moltes criatures marines estan patentats, i una empresa en té la meitat

Els gens de moltes criatures marines estan patentats, i una empresa en té la meitat

Aquesta dona explicava els passos literals del nadó i caminen més lluny del que podríeu pensar

Aquesta dona explicava els passos literals del nadó i caminen més lluny del que podríeu pensar