همكاري ناسا در آزمايش ربات زيردريايي با هدف اكتشاف حيات در قمر اروپا

اين روزها شايد بتوان صدها تن فضانورد را نام برد كه اخيرا پا به فضا گذاشته‌‌اند؛ اين در حالي است كه تعداد كساني كه موفق به رسيدن به اعماق اقيانوس شده‌‌اند، به تعداد انگشتان دست هم نمي‌‌رسد؛ افرادي نظير جيمز كامرون، جاكز پيكارد و دون والش.

به همين دليل است ما اطلاعات زيادي در مورد آنچه كه در عميق‌ترين نقاط اقيانوس رخ مي‌دهد، در اختيار نداريم. به‌خصوص در منطقه‌اي كه به‌‌نام ناحيه‌‌ي فراژرف (Hadal zone) شناخته مي‌شود و در عمق ۶ الي ۱۱ كيلومتري سطح دريا قرار مي‌‌گيرد. اگرچه ۴۵ درصد از اقيانوس‌هاي جهان در همين ناحيه قرار مي‌‌گيرند؛ اما اشكال حيات در اين بخش از سياره‌‌ي زمين تا‌به‌امروز براي ما ساكنان زمين در حكم يك معما بوده است.

دانشمندان ناسا و مؤسسه‌‌ي اقيانوس‌شناسي وودز هول (WHOI) درحال همكاري روي پروژه‌‌ي ۱.۲ ميليون دلاري هستند كه باهدف ساخت يك ربات براي كاوش در ناحيه‌‌ي فراژرف اقيانوسي انجام مي‌‌گيرد. اين گروه پژوهشي نام اين ربات جديد را «اورفئوس» گذاشته‌‌اند. اورفئوس نام يك قهرمان اسطوره‌اي يونان است كه بنابر افسانه‌‌ها به اعماق دوزخ شيرجه زد تا به هادس (فرمانرواي مردگان و جهان زيرزميني) پناه ببرد. دانشمندان نيز اميدوارند اين اورفئوس نيز بتواند روزي موجودات دريايي تازه‌‌اي در كف دريا پيدا كند و تصاويري را از اين دنياي فراژرف به ثبت برساند. جان هارلي، مهندس ربات ناسا كه در طراحي و ساخت زيردريايي بدون سرنشين اورفئوس مشاركت داشته است، مي‌‌گويد:

اين مناطق تقريبا به‌‌طور كامل اكتشاف‌‌نشده باقي مانده‌‌اند و از اين‌‌رو ظرفيت بالايي براي انجام فعاليت‌‌هاي اكتشافي دارند. موجودات زيادي هستند كه در اين محل‌‌ها زندگي مي‌كنند.

غواصي در اين عمق با دشواري‌‌هاي زيادي همراه است. دانشمندان وودز هول  ابتدا در سال ۲۰۱۴ زيردريايي را بانام «نئوس» طراحي كردند با اميد آنكه اين ربات بتواند به اعماق اقيانوس دست بايد؛ اما اين ربات كه از راه‌‌دور كنترل مي‌‌شد، پس از ۶ هفته اكتشاف در اعماق دريا گم شد. از آن موقع، دانشمنداني از آزمايشگاه پيشرانه‌‌ي جت ناسا به اين تحقيقات پيوستند تا براي رسيدن به اين هدف همكاري لازم را به عمل آورند.

هدف آن‌ها ساخت يك زيردريايي بدون سرنشين كوچك و بسيار سبك است كه روزي بتوان آن را به فضا نيز پرتاب كرد و از اين طريق، در اقيانوس‌‌هاي واقع در ساير سيارات به اكتشاف پرداخت. ساخت اورفئوس نخستين گام در اين راستا محسوب مي‌‌شود.

تيم شنك كه رهبري پروژه‌ي اكتشاف در ناحيه‌‌ي فراژرف را برعهده دارد، مي‌‌گويد اين ربات احتمالا نوعي بسيار ابتدايي از تجهيزاتي خواهد بود كه قرار است روزي به اروپا (قمر مشتري) اعزام شوند.

مهندس اقيانوس، مولي كوران در حال انتظار براي بازگشت اورفئوس به سطح آب

اولين آزمايش زيردريايي بدون سرنشين

ابعاد اورفئوس به‌‌اندازه‌‌ي يك كباب‌پز معمولي با وزن ۲۷۲ كيلوگرم است. پژوهشگران اولين آزمايش اورفئوس را بدون استفاده از كابل مهار در ماه سپتامبر سال گذشته به انجام رساندند. اين ربات به عمق ۱۷۶ متري از سطح دريا رسيد كه هنوز بسيار بالاتر از ناحيه‌‌ي فراژرف است؛ بنابراين روشن است كه اورفئوس هنوز آماده‌‌ي كار در شرايط واقعي نيست. ليچي مي‌‌گويد:

كارهاي زيادي وجود دارد كه ما بايد براي بهبود عملكرد خودكار آن انجام دهيم تا بتوانيم مأموريت‌هاي پيچيده ‌تري را به انجام برسانيم. اين قضيه به‌‌خصوص درمورد مسيريابي در زير دريا اهميت دارد.

اورفئوس به چهار دوربين شبيه به دوربين‌‌هاي Go-Pro به‌‌همراه فلاش مجهز شده ‌است تا بتواند هم به مسيريابي صحيح خود ادامه دهد و هم تصاوير لازم را از مناظر ثبت كند. ليچي مي‌‌افزايد:

فكر مي‌‌كنم براي مقايسه مي‌‌توان به كيفيت  تصويربرداري پانوراما توسط موبايل تلفن همراه اشاره كرد. ما نيز قصد داريم همين كار را انجام دهيم؛ منتها اين‌‌بار در اعماق اقيانوس.

در اين راستا، يكي از پيش‌گامان پروژه‌‌ي اورفئوس، ويدئوي جديدي را در روز چهارشنبه منتشر كرده است كه از شما دعوت مي‌‌كنيم لحظاتي را به تماشاي آن اختصاص دهيد.

سرعت انتقال اطلاعات در آب به‌‌حدي پايين است كه انتقال داده از سطح زمين به عمق دريا زمان طولاني‌تري را نسبت به انتقال همين حجم داده به كره‌ي ماه مي‌طلبد. بنابراين طراحي خودكار اورفئوس به آن اجازه خواهد داد هنگام بالاآمدن، با آزادكردن دو وزنه‌‌ي فولادي (كه براي رسيدن به عمق دريا از آن‌ها استفاده مي‌‌شود) دوباره به سطح آب بازگردد. در شرايط ايده‌‌آل، زيردريايي بدون سرنشين زماني به سطح آب خواهد آمد كه مأموريت آن به پايان برسد يا مهلت زماني انجام مأموريت به پايان برسد.

اورفئوس كاملا خودمختار است؛ به‌‌گونه‌‌اي كه خود تصميم مي‌‌گيرد چه‌‌زماني به سطح آب بيايد

ليچي اميدوار است كه اورفئوس بتواند مأموريت خود را به پايان برساند و سپس با بازگشت به سطح آب، مختصات محل بازگشت خود را اعلام كند. چنانچه اشكالي پيش بيايد، وزنه‌‌هاي نصب‌‌شده روي ربات به‌‌گونه‌‌اي طراحي شده‌‌اند تا درعرض يك روز از آن جدا شوند و درنتيجه، وسيله دوباره به سطح آب بازگردد.

جست‌وجو براي انواع جديدي از زندگي در زمين و فضا

همان‌‌طور كه پيش‌‌تر گفته شد، اورفئوس قرار است در منطقه‌‌ي فراژرف كاوش كند، يعني جايي كه در آن فشار مي‌تواند به ۱۶۰۰ psi برسد. اين مقدار بيش از هزار برابر ميزان فشار در سطح دريا (معادل با ۱۴.۷ psi) است. ليچي مي‌‌گويد:

ناسا در گذشته براي كاوش در چنين مكان‌هايي توجهي نشان نداده است. اين سازمان واقعا قصد ندارد اكتشافات درون  اقيانوسي انجام دهد. اما فشار در اعماق اقيانوس‌هاي زمين به‌‌طور قابل‌توجهي به شرايط قمر اروپا شباهت دارد كه آن هم پوشيده از آب است. تصور مي‌شود كه اقيانوس موجود روي اروپا يكي از محتمل‌ترين مكان‌ها براي وجود حيات فرازميني باشد. اين احتمال درمورد گذشته‌‌هاي دور اين قمر نيست و همين حالا نيز كاملا موضوعيت دارد.

همين قضيه باعث شده است كه اين قمر، مكان مناسبي براي جستجوي موجودات بيگانه‌‌ي فضايي باشد.

تصويري فرضي از اقيانوس آب شور اروپا در حال فوران آب به سطح سياره

شنك اين پرسش را مطرح مي‌‌كند كه جانوران ساكن اين گودال‌‌ها چگونه خواهند بود؟ آيا ابتدا زندگي در اين گودال‌‌هار شكل گرفته و سپس از آن پا به دنياي خارج گذاشته است؟ يا اينكه زندگي از دنياي خارج به درون اين گودال‌‌ها نفوذ كرده و در آنجا ماندگار شده است؟

يك كاوشگر در عمق اقيانوس

بسياري از نقاط زمين كه تيم اورفئوس قصد دارد در آن به كاوش بپردازد، در نزديكي مناطق فرورانش زمين قرار گرفته‌‌اند؛ يعني نقاطي كه بستر كف دريا به زير صفحات قاره‌‌اي  پوسته‌‌ي زمين فرو رفته است. در اين مناطق وقوع آتش‌‌فشان‌‌هاي زيردريايي بسيار رايج‌تر از فوران‌هاي قابل‌مشاهده در سطح زمين است. منافذي از زير زمين كه با خروج گدازه‌‌ها همراه شده‌‌اند، محيطي را ايجاد مي‌‌كنند كه احتمالا براي بقاي حيات مناسب خواهند بود. دانشمندان تا سال ۱۹۷۷، متوجه وجود اين منافذ در زير دريا نشده بودند.

شنك بر اين باور است كه تيم اورفئوس خواهد توانست ميكروب‌هايي را در اين منافذ عميق اقيانوسي بيابند كه پيش‌‌از‌‌اين هرگز ديده نشده بودند. اين كشف مي‌تواند منجر به توسعه‌‌ي انواع جديدي از آنتي‌بيوتيك‌ها و داروهاي ديگر و همچنين انديشه متخصصينيه‌‌هاي جديدي درمورد شرايط لازم براي شكل‌‌گيري حيات شود.

اورفئوس به‌گونه‌اي طراحي شده ‌است كه يك نوع كاوشگر مناسب براي فعاليت در چنين مناطقي باشد؛ اين ربات مجهز به سنسورهايي براي تشخيص متان، سولفيد هيدروژن و هليوم است كه درحقيقت تمام تركيبات موردانتظار براي شكل‌‌گيري زندگي محسوب مي‌‌شوند. شنك مي‌‌گويد:

جانوراني مانند كرم لوله‌اي، حلزون، صدف و ميگو، علاقه‌ي شديدي به سولفيد هيدروژن دارند.

برخلاف ديگر وسايل نقليه‌‌ي زيردريايي، اورفئوس دقيقا براي نشستن در بستر كف دريا و رديابي چنين موجوداتي طراحي شده ‌است. شنك مي‌‌افزايد اين ربات مي‌‌تواند درست مانند يك ملخ از بستر كف دريا برخيزد و در جاي ديگري از آن فرود آيد.

عمليات به آب انداختن اورفئوس از كشتي تحقيقاتي ۵۶ متري Alucia

درنهايت، قرار است تعدادي ديگر از زيردريايي‌‌هاي بدون سرنشين ديگر نيز بعدها به اورفئوس ملحق شوند. شنك از اين گروه ربات‌‌ها به‌‌عنوان «ناوگان» ياد مي‌‌كند و مي‌‌گويد در حدود يك دسته‌‌ي ۲۰‌‌ تايي از اين تجهيزات بدون سرنشين در بخش‌‌هاي مختلفي از عميق‌‌ترين نقاط اقيانوسي جهان به‌‌جستجوي ابرهاي سولفيد هيدروژن خواهند پرداخت و پس از يافتن آن‌‌، محل دقيق را نشانه‌‌گذاري كرده و با فرود در آن، شروع به تصويربرداري خواهند كرد. او مي‌‌گويد:

اين مناطق همان نقاطي خواهند بود كه تصور ما را در رابطه‌‌ با وجود حيات روي سياره‌‌ي زمين (يا هر جرم فضايي ديگري) متحول خواهند كرد.