همکاری ناسا در آزمایش ربات زیردریایی با هدف اکتشاف حیات در قمر اروپا

این روزها شاید بتوان صدها تن فضانورد را نام برد که اخیرا پا به فضا گذاشته‌‌اند؛ این در حالی است که تعداد کسانی که موفق به رسیدن به اعماق اقیانوس شده‌‌اند، به تعداد انگشتان دست هم نمی‌‌رسد؛ افرادی نظیر جیمز کامرون، جاکز پیکارد و دون والش.

به همین دلیل است ما اطلاعات زیادی در مورد آنچه که در عمیق‌ترین نقاط اقیانوس رخ می‌دهد، در اختیار نداریم. به‌خصوص در منطقه‌ای که به‌‌نام ناحیه‌‌ی فراژرف (Hadal zone) شناخته می‌شود و در عمق ۶ الی ۱۱ کیلومتری سطح دریا قرار می‌‌گیرد. اگرچه ۴۵ درصد از اقیانوس‌های جهان در همین ناحیه قرار می‌‌گیرند؛ اما اشکال حیات در این بخش از سیاره‌‌ی زمین تا‌به‌امروز برای ما ساکنان زمین در حکم یک معما بوده است.

دانشمندان ناسا و مؤسسه‌‌ی اقیانوس‌شناسی وودز هول (WHOI) درحال همکاری روی پروژه‌‌ی ۱.۲ میلیون دلاری هستند که باهدف ساخت یک ربات برای کاوش در ناحیه‌‌ی فراژرف اقیانوسی انجام می‌‌گیرد. این گروه پژوهشی نام این ربات جدید را «اورفئوس» گذاشته‌‌اند. اورفئوس نام یک قهرمان اسطوره‌ای یونان است که بنابر افسانه‌‌ها به اعماق دوزخ شیرجه زد تا به هادس (فرمانروای مردگان و جهان زیرزمینی) پناه ببرد. دانشمندان نیز امیدوارند این اورفئوس نیز بتواند روزی موجودات دریایی تازه‌‌ای در کف دریا پیدا کند و تصاویری را از این دنیای فراژرف به ثبت برساند. جان هارلی، مهندس ربات ناسا که در طراحی و ساخت زیردریایی بدون سرنشین اورفئوس مشارکت داشته است، می‌‌گوید:

این مناطق تقریبا به‌‌طور کامل اکتشاف‌‌نشده باقی مانده‌‌اند و از این‌‌رو ظرفیت بالایی برای انجام فعالیت‌‌های اکتشافی دارند. موجودات زیادی هستند که در این محل‌‌ها زندگی می‌کنند.

غواصی در این عمق با دشواری‌‌های زیادی همراه است. دانشمندان وودز هول  ابتدا در سال ۲۰۱۴ زیردریایی را بانام «نئوس» طراحی کردند با امید آنکه این ربات بتواند به اعماق اقیانوس دست باید؛ اما این ربات که از راه‌‌دور کنترل می‌‌شد، پس از ۶ هفته اکتشاف در اعماق دریا گم شد. از آن موقع، دانشمندانی از آزمایشگاه پیشرانه‌‌ی جت ناسا به این تحقیقات پیوستند تا برای رسیدن به این هدف همکاری لازم را به عمل آورند.

هدف آن‌ها ساخت یک زیردریایی بدون سرنشین کوچک و بسیار سبک است که روزی بتوان آن را به فضا نیز پرتاب کرد و از این طریق، در اقیانوس‌‌های واقع در سایر سیارات به اکتشاف پرداخت. ساخت اورفئوس نخستین گام در این راستا محسوب می‌‌شود.

تیم شنک که رهبری پروژه‌ی اکتشاف در ناحیه‌‌ی فراژرف را برعهده دارد، می‌‌گوید این ربات احتمالا نوعی بسیار ابتدایی از تجهیزاتی خواهد بود که قرار است روزی به اروپا (قمر مشتری) اعزام شوند.

مهندس اقیانوس، مولی کوران در حال انتظار برای بازگشت اورفئوس به سطح آب

اولین آزمایش زیردریایی بدون سرنشین

ابعاد اورفئوس به‌‌اندازه‌‌ی یک کباب‌پز معمولی با وزن ۲۷۲ کیلوگرم است. پژوهشگران اولین آزمایش اورفئوس را بدون استفاده از کابل مهار در ماه سپتامبر سال گذشته به انجام رساندند. این ربات به عمق ۱۷۶ متری از سطح دریا رسید که هنوز بسیار بالاتر از ناحیه‌‌ی فراژرف است؛ بنابراین روشن است که اورفئوس هنوز آماده‌‌ی کار در شرایط واقعی نیست. لیچی می‌‌گوید:

کارهای زیادی وجود دارد که ما باید برای بهبود عملکرد خودکار آن انجام دهیم تا بتوانیم مأموریت‌های پیچیده ‌تری را به انجام برسانیم. این قضیه به‌‌خصوص درمورد مسیریابی در زیر دریا اهمیت دارد.

اورفئوس به چهار دوربین شبیه به دوربین‌‌های Go-Pro به‌‌همراه فلاش مجهز شده ‌است تا بتواند هم به مسیریابی صحیح خود ادامه دهد و هم تصاویر لازم را از مناظر ثبت کند. لیچی می‌‌افزاید:

فکر می‌‌کنم برای مقایسه می‌‌توان به کیفیت  تصویربرداری پانوراما توسط گوشی تلفن همراه اشاره کرد. ما نیز قصد داریم همین کار را انجام دهیم؛ منتها این‌‌بار در اعماق اقیانوس.

در این راستا، یکی از پیش‌گامان پروژه‌‌ی اورفئوس، ویدئوی جدیدی را در روز چهارشنبه منتشر کرده است که از شما دعوت می‌‌کنیم لحظاتی را به تماشای آن اختصاص دهید.

سرعت انتقال اطلاعات در آب به‌‌حدی پایین است که انتقال داده از سطح زمین به عمق دریا زمان طولانی‌تری را نسبت به انتقال همین حجم داده به کره‌ی ماه می‌طلبد. بنابراین طراحی خودکار اورفئوس به آن اجازه خواهد داد هنگام بالاآمدن، با آزادکردن دو وزنه‌‌ی فولادی (که برای رسیدن به عمق دریا از آن‌ها استفاده می‌‌شود) دوباره به سطح آب بازگردد. در شرایط ایده‌‌آل، زیردریایی بدون سرنشین زمانی به سطح آب خواهد آمد که مأموریت آن به پایان برسد یا مهلت زمانی انجام مأموریت به پایان برسد.

اورفئوس کاملا خودمختار است؛ به‌‌گونه‌‌ای که خود تصمیم می‌‌گیرد چه‌‌زمانی به سطح آب بیاید

لیچی امیدوار است که اورفئوس بتواند مأموریت خود را به پایان برساند و سپس با بازگشت به سطح آب، مختصات محل بازگشت خود را اعلام کند. چنانچه مشکلی پیش بیاید، وزنه‌‌های نصب‌‌شده روی ربات به‌‌گونه‌‌ای طراحی شده‌‌اند تا درعرض یک روز از آن جدا شوند و درنتیجه، وسیله دوباره به سطح آب بازگردد.

جست‌وجو برای انواع جدیدی از زندگی در زمین و فضا

همان‌‌طور که پیش‌‌تر گفته شد، اورفئوس قرار است در منطقه‌‌ی فراژرف کاوش کند، یعنی جایی که در آن فشار می‌تواند به ۱۶۰۰ psi برسد. این مقدار بیش از هزار برابر میزان فشار در سطح دریا (معادل با ۱۴.۷ psi) است. لیچی می‌‌گوید:

ناسا در گذشته برای کاوش در چنین مکان‌هایی توجهی نشان نداده است. این سازمان واقعا قصد ندارد اکتشافات درون  اقیانوسی انجام دهد. اما فشار در اعماق اقیانوس‌های زمین به‌‌طور قابل‌توجهی به شرایط قمر اروپا شباهت دارد که آن هم پوشیده از آب است. تصور می‌شود که اقیانوس موجود روی اروپا یکی از محتمل‌ترین مکان‌ها برای وجود حیات فرازمینی باشد. این احتمال درمورد گذشته‌‌های دور این قمر نیست و همین حالا نیز کاملا موضوعیت دارد.

همین قضیه باعث شده است که این قمر، مکان مناسبی برای جستجوی موجودات بیگانه‌‌ی فضایی باشد.

تصویری فرضی از اقیانوس آب شور اروپا در حال فوران آب به سطح سیاره

شنک این پرسش را مطرح می‌‌کند که جانوران ساکن این گودال‌‌ها چگونه خواهند بود؟ آیا ابتدا زندگی در این گودال‌‌هار شکل گرفته و سپس از آن پا به دنیای خارج گذاشته است؟ یا اینکه زندگی از دنیای خارج به درون این گودال‌‌ها نفوذ کرده و در آنجا ماندگار شده است؟

یک کاوشگر در عمق اقیانوس

بسیاری از نقاط زمین که تیم اورفئوس قصد دارد در آن به کاوش بپردازد، در نزدیکی مناطق فرورانش زمین قرار گرفته‌‌اند؛ یعنی نقاطی که بستر کف دریا به زیر صفحات قاره‌‌ای  پوسته‌‌ی زمین فرو رفته است. در این مناطق وقوع آتش‌‌فشان‌‌های زیردریایی بسیار رایج‌تر از فوران‌های قابل‌مشاهده در سطح زمین است. منافذی از زیر زمین که با خروج گدازه‌‌ها همراه شده‌‌اند، محیطی را ایجاد می‌‌کنند که احتمالا برای بقای حیات مناسب خواهند بود. دانشمندان تا سال ۱۹۷۷، متوجه وجود این منافذ در زیر دریا نشده بودند.

شنک بر این باور است که تیم اورفئوس خواهد توانست میکروب‌هایی را در این منافذ عمیق اقیانوسی بیابند که پیش‌‌از‌‌این هرگز دیده نشده بودند. این کشف می‌تواند منجر به توسعه‌‌ی انواع جدیدی از آنتی‌بیوتیک‌ها و داروهای دیگر و همچنین نظریه‌‌های جدیدی درمورد شرایط لازم برای شکل‌‌گیری حیات شود.

اورفئوس به‌گونه‌ای طراحی شده ‌است که یک نوع کاوشگر مناسب برای فعالیت در چنین مناطقی باشد؛ این ربات مجهز به سنسورهایی برای تشخیص متان، سولفید هیدروژن و هلیوم است که درحقیقت تمام ترکیبات موردانتظار برای شکل‌‌گیری زندگی محسوب می‌‌شوند. شنک می‌‌گوید:

جانورانی مانند کرم لوله‌ای، حلزون، صدف و میگو، علاقه‌ی شدیدی به سولفید هیدروژن دارند.

برخلاف دیگر وسایل نقلیه‌‌ی زیردریایی، اورفئوس دقیقا برای نشستن در بستر کف دریا و ردیابی چنین موجوداتی طراحی شده ‌است. شنک می‌‌افزاید این ربات می‌‌تواند درست مانند یک ملخ از بستر کف دریا برخیزد و در جای دیگری از آن فرود آید.

عملیات به آب انداختن اورفئوس از کشتی تحقیقاتی ۵۶ متری Alucia

درنهایت، قرار است تعدادی دیگر از زیردریایی‌‌های بدون سرنشین دیگر نیز بعدها به اورفئوس ملحق شوند. شنک از این گروه ربات‌‌ها به‌‌عنوان «ناوگان» یاد می‌‌کند و می‌‌گوید در حدود یک دسته‌‌ی ۲۰‌‌ تایی از این تجهیزات بدون سرنشین در بخش‌‌های مختلفی از عمیق‌‌ترین نقاط اقیانوسی جهان به‌‌جستجوی ابرهای سولفید هیدروژن خواهند پرداخت و پس از یافتن آن‌‌، محل دقیق را نشانه‌‌گذاری کرده و با فرود در آن، شروع به تصویربرداری خواهند کرد. او می‌‌گوید:

این مناطق همان نقاطی خواهند بود که تصور ما را در رابطه‌‌ با وجود حیات روی سیاره‌‌ی زمین (یا هر جرم فضایی دیگری) متحول خواهند کرد.