Είναι δυνατόν να βρεθούν ενδείξεις για τα μυστήρια του Σύμπαντος κάτω από τη στήλη του νερού ?
Η NASA είναι βέβαιη ότι ναι, και στοχεύει (στρέφει την προσοχή της) στα ελάχιστα μελετημένα βάθη των ωκεανών της Γης.
Οι ωκεανοί του κόσμου καλύπτουν πάνω από το 70% της επιφάνειας της Γης και οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το 80% από αυτούς είναι ανεξερεύνητο. Στην πραγματικότητα, γνωρίζουμε πολύ περισσότερα για τον Άρη και τη Σελήνη από ό,τι για τον πυθμένα των ωκεανών.
https://www.ncei.noaa.gov/news/mapping-our-planet-one-ocean-time
Η αποστολή της NASA έχει σχεδιαστεί για να το αλλάξει αυτό. Ο στόχος της αμερικανικής διαστημικής υπηρεσίας είναι διττός: να κατανοήσει τη φύση των ωκεανών σε άλλους πλανήτες και να αναπτύξει τεχνολογία για τη λειτουργία σε ακραία περιβάλλοντα. Το έργο είναι γεμάτο με πολλές εκπλήξεις και κινδύνους.
Τα βάθη των ωκεανών και το σύμπαν (διάστημα) έχουν πολλά κοινά. Τόσο εκεί όσο και εδώ, το εχθρικό περιβάλλον δεν επιτρέπει στον άνθρωπο να επιβιώσει χωρίς ειδικές συσκευές, αν και διαφορετικές. Σύμφωνα με τη NASA, οι συνθήκες στον πυθμένα του ωκεανού είναι παρόμοιες με αυτές που θα συναντήσει κανείς σε ορισμένους πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Ίσως ακόμη και να πάρετε μια ιδέα για το πού να ψάξετε για ίχνη εξωγήινης ζωής.
https://www.nasa.gov/ames/subsea/
Ο ωκεανός σε βάθη άνω των πέντε χιλιομέτρων θεωρείται μια υπερ-αβυσσαλέα ζώνη, μια απρόσιτη άβυσσος, η "ζώνη του Άδη" (που πήρε το όνομά της από τον αρχαίο Έλληνα θεό του κάτω κόσμου). Είναι ένα επάξιο όνομα, ένας τίτλος που του αξίζει.Ο πυθμένας εκεί είναι (διάτρητος) γεμάτος χάσματα και κοιλότητες.
Το μέγιστο βάθος του Παγκόσμιου Ωκεανού είναι 11022 μέτρα (στην τάφρο των Μαριανών στον Ειρηνικό Ωκεανό μεταξύ των Φιλιππίνων και του Γκουάμ). Η περιοχή ονομάζεται επίσης Άβυσσος Τσάλεντζερ, προς τιμήν του βρετανικού ερευνητικού σκάφους που την ανακάλυψε το 1951.
[Η Τάφρος των Μαριανών έχει προταθεί σαν σημείο διαχείρισης πυρηνικών αποβλήτων όπου λόγω ειδικών γεωλογικών συνθηκών (βυθιζόμενες πλάκες) τα πυρηνικά απόβλητα θα εισχωρούσαν στον μανδύα της Γης. Παρ' ότι το εγχείρημα αυτό είναι τεχνολογικά εφικτό, διεθνείς συνθήκες διαχείρισης πυρηνικών αποβλήτων απαγορεύουν την εφαρμογή του]
Η συνολική έκταση του ωκεάνιου πυθμένα της Υπεραβύσσου, είναι περίπου ίση με εκείνη της Αυστραλίας. Υπάρχουν λίγες μηχανές ικανές να καταδυθούν τόσο βαθιά.
Εκεί η NASA, σε συνεργασία με το Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο στο Woods Hole της Μασαχουσέτης, δοκιμάζει τα όρια του εφικτού. Στις επαγγελματικές τους συζητήσεις, οι ερευνητές χρησιμοποιούν όρους που συνήθως εφαρμόζονται μόνο στο διάστημα, όπως "μονάδα καθόδου" και "επείγουσα προσγείωση" (Crash Landing, έκτακτη ή αναγκαστική προσγείωση)
Οι μηχανικοί του Εργαστηρίου Αεριοπροώθησης στην Καλιφόρνια (Jet Propulsion Laboratory) κατασκευάζουν ένα νέο αυτόνομο σκάφος με την ονομασία Ορφέας (Orpheus, που πήρε το όνομά του από τον ήρωα της ελληνικής μυθολογίας που ταξίδεψε στο βασίλειο του Άδη). Χρησιμοποιεί τα ίδια βοηθήματα πλοήγησης με το Mars rover Perseverance και είναι εξοπλισμένο με κάμερες και αισθητήρες υψηλής ευαισθησίας που μπορεί να χρησιμοποιήσει για τη μελέτη πετρωμάτων, κελυφών και ζωντανών οργανισμών, καθώς και για τη δημιουργία τρισδιάστατων χαρτών περιοχών του βυθού με ορόσημα --αξιοσημείωτα σημεία σημειωμένα πάνω του (επιτρέποντας στον Orpheus να βρίσκει το δρόμο του και να αναγνωρίζει μέρη που έχει ήδη επισκεφθεί).
"Ο Ορφέας είναι ένα επαναστατικό επίτευγμα (καινοτομίας)", λέει ο υπεύθυνος του προγράμματος θαλάσσιος βιολόγος Tim Schenk. - Αν δουλέψει, δεν θα υπάρχουν μέρη στον ωκεανό που δεν θα μπορούμε να πάμε.
Αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που ο Schenk προσπαθεί να φτάσει στα σκοτεινά βάθη της "ζώνης του Άδη". Το 2014, ο προκάτοχος του Orpheus, ο ανιχνευτής Nereus, κατέβηκε στο Kermadec Gap βορειοανατολικά της Νέας Ζηλανδίας. Σε βάθος περίπου 10 χιλιομέτρων, η συσκευή συνθλίφθηκε από την τεράστια (κολοσσιαία) πίεση.
"Δώδεκα ώρες μετά την κατάδυση, είδαμε ότι είχε διαλυθεί σε μικρά κομμάτια", λέει ο Schenk.
Σύμφωνα με τον ίδιο, η απώλεια της Nerei τον ανάγκασε να δοκιμάσει νέες τεχνικές λύσεις. Περίπου στο μέγεθος ενός τζετ σκι και με βάρος 250 κιλά, το Orpheus είναι πολύ ελαφρύτερο, μικρότερο και φθηνότερο. Αυτό το καθιστά επίσης πιο ευέλικτο, επιτρέποντάς του να διεισδύει σε περιοχές που προηγουμένως ήταν απρόσιτες (μη προσβάσιμες)
Ο δορυφόρος του Δία στη Γη
Οι θαλάσσιοι βιολόγοι πίστευαν από καιρό ότι, η ζωή στη "ζώνη του Άδη" είναι αδύνατη. Με την έναρξη των καταδύσεων σε μεγάλα βάθη στα μέσα του περασμένου αιώνα, έγινε σαφές ότι αυτό δεν ίσχυε.
https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1890/0012-9623-91.2.176
Ωστόσο, η κυρίαρχη άποψη εξακολουθούσε να είναι ότι οι οργανισμοί των βαθιών θαλασσών τρέφονται αποκλειστικά με τα υπολείμματα των πλασμάτων που ζουν πιο κοντά στην επιφάνεια.
Η τροφική αλυσίδα των ωκεανών βασίζεται στη φωτοσύνθεση. Τα φύκια και τα βακτήρια θεωρούνταν ότι μετέτρεπαν την ενέργεια του ήλιου σε σάκχαρα και τρώγονταν από τα "φυτοφάγα" και αυτά από τα αρπακτικά.
Τα υπολείμματα και τα περιττώματα βυθίζονται στον πυθμένα (υπάρχει ειδικός όρος "θαλάσσιο χιόνι") και με αυτά τρέφονται οι κάτοικοι των βαθιών θαλασσών
Η υπόθεση έπρεπε να επανεξεταστεί το 1977, όταν ένα αμερικανικό μη επανδρωμένο σκάφος βυθίστηκε στον Ειρηνικό Ωκεανό σε βάθος 2.440 μέτρων κοντά σε μία από τις λεγόμενες υδροθερμικές πηγές, όπου τα νερά του πυθμένα θερμαίνονται από τα ηφαίστεια.
Προς μεγάλη τους έκπληξη, οι ερευνητές βρήκαν εκεί μια ενεργή ποικιλία ζωής, συμπεριλαμβανομένων άγνωστων μέχρι τότε στην επιστήμη φωτεινών γυμνοσάλιαγκων, καρκινοειδών και μαλακίων στο μέγεθος ψύλλων ("Extremophiles" organisms)
https://oceanservice.noaa.gov/facts/extremophile.html
"Η ανακάλυψη ανέτρεψε όλες τις ιδέες μας για τη ζωή στη Γη", λέει ο Tim Schenk. - Αποδεικνύεται ότι αυτοί οι οργανισμοί δεν παίρνουν την ενέργειά τους από τον ήλιο, αλλά από χημικές ουσίες που εισχωρούν στο νερό μέσω των ρωγμών του πυθμένα."
Ωστόσο, ένα άλλο ερώτημα παρέμενε: πώς αντέχουν στην τεράστια πίεση?
"Η πίεση εκεί είναι 15.000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (πάνω από ένας τόνος ανά τετραγωνικό εκατοστό)", λέει ο Schenk. - Σε αυτή την πίεση, τα ζωντανά κύτταρα πρέπει να καταστραφούν (καταρρεύσουν)
Οι βιολόγοι ανακάλυψαν αργότερα ότι οι οργανισμοί της βαθιάς θάλασσας είχαν καταφέρει να προσαρμοστούν σε αυτό. Τα κύτταρα των μεγάλων καρκινοειδών, των γυμνοσάλιαγκων και άλλων κατοίκων της υπεραβύσσου, περιέχουν ειδικά ένζυμα - πιεζόλιθους (piezolytes)
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28803626/
Αυξάνουν τον όγκο των πρωτεϊνών και συρρικνώνουν τις κοιλότητες στο εσωτερικό των κυττάρων, καθιστώντας τα μονολιθικά, και έτσι αντιστέκονται στην πίεση.
"Ο μηχανισμός είναι εν μέρει παρόμοιος με τον τρόπο με τον οποίο μια σκηνή ενισχύεται από το εσωτερικό με δοκούς", εξηγεί ο Schenk.
Η ανακάλυψη οργανισμών ικανών όχι μόνο να επιβιώνουν, αλλά και να ευδοκιμούν σε τέτοιες αντίξοες συνθήκες οδήγησε τους βιολόγους να θέσουν ένα ερώτημα που υπερβαίνει τη Γη(ξεπερνά τα γήινα όρια): μήπως θα μπορούσαμε να συναντήσουμε κάτι παρόμοιο σε άλλους πλανήτες?
Ο δορυφόρος του Δία, η Ευρώπη, κρύβει έναν αλμυρό ωκεανό σε βάθος 60 έως 150 χιλιομέτρων κάτω από ένα στρώμα πάγου, που περιέχει διπλάσια ποσότητα νερού από όλους τους ωκεανούς της Γης. Το φως του ήλιου δεν διαπερνά το κέλυφος του πάγου, παρόλο που είναι γεμάτο ρωγμές και σχισμές (ρήγματα). Η πίεση εκεί είναι συγκρίσιμη με εκείνη που παρατηρείται στη "ζώνη του Άδη".
https://www.hou.usra.edu/meetings/oceanworlds2018/pdf/6023.pdf
"Εδώ είναι η Ευρώπη στη Γη για εσάς! - αναφωνεί ο Schenk. - Για να εξερευνήσουμε την Ευρώπη του Δία, πρέπει πρώτα να μελετήσουμε τι συμβαίνει εδώ στη Γη".
"Ο πυθμένας των ωκεανών είναι ένα πεδίο δοκιμών για την τεχνολογία των αποστολών σε ωκεάνιους πλανήτες", λέει ο Russell Smith, μηχανικός του εργαστηρίου της Pasadena και ένας από τους προγραμματιστές του Orpheus.
Φυσικά, ένα ρομπότ που λειτουργεί στα βάθη του ωκεανού ή στο διάστημα απαιτεί πλήρη αυτονομία. "Πρέπει να είναι σε θέση να παίρνει αποφάσεις", επισημαίνει ο Smith.
Η κατασκευή ενός μηχανήματος που μπορεί να βρει και να ταξινομήσει μόρια DNA, να προσδιορίσει τη χημική σύσταση του νερού και να παραδώσει δείγματα στην επιφάνεια είναι μια τεράστια πρόκληση, είπε.
"Ο Orpheus θα πρέπει να αντιμετωπίσει όχι μόνο την πίεση, αλλά και τις τεράστιες διαφορές στη θερμοκρασία - γενικά η αβυσσαλέα ζώνη είναι λίγο πάνω από το μηδέν, αλλά κοντά στις υδροθερμικές οπές (υδροθερμικούς αεραγωγούς, κανάλια) μπορεί να φτάσει το +370.
"Η κατασκευή ενός ανιχνευτή ικανού να επιβιώσει σε τέτοιες συνθήκες είναι μεγάλη πρόκληση", σκέφτηκε ο Russell Smith. - Χρειάζονται πολύ παχιά και εντελώς αδιάβροχα τοιχώματα για την προστασία του εξοπλισμού.
Το κύτος (κοιλότητα, αμπάρι) του Orpheus θα είναι κατασκευασμένο από συνθετικό αφρό, ένα σύνθετο πλευστό υλικό που αποτελείται από εποξειδική ρητίνη γεμισμένη με μικροσκοπικές γυάλινες χάντρες. Χρησιμοποιούνται τα απομεινάρια του Bathyscaphe (μπαθυσκάφι, αυτοκινούμενο υποβρύχιο όχημα για ωκεανογραφικές και άλλες έρευνες) Deepsea Challenger με το οποίο ο σκηνοθέτης Τζέιμς Κάμερον βούτηξε στον πυθμένα της τάφρου των Μαριανών το 2012.
Καθώς στο βάθος επικρατεί απόλυτη μαυρίλα, ο Ορφέας θα εξοπλιστεί με έναν ισχυρό προβολέα. Αν λειτουργούσε συνεχώς, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας του δεν θα διαρκούσε πολύ, οπότε για εξοικονόμηση ενέργειας το ρομπότ θα το ενεργοποιούσε μόνο όταν έπαιρνε φωτογραφίες ή συνέλεγε δείγματα.
Σεληνιακή αποστολή
Το 2017, η NASA εγκαινίασε ένα πρόγραμμα με την ονομασία Systematic Underwater Biogeochemical Science and Exploration Analog, γνωστό ως Subsea, για να συνδυάσει διαστημικές και ωκεάνιες μελέτες.
Μέχρι στιγμής, ο οργανισμός έχει στείλει τηλεκατευθυνόμενους ανιχνευτές σε δύο γεωθερμικές οπές που βρίσκονται σε σχετικά μικρά βάθη - το Loihi Seamount, 30 χιλιόμετρα από τη Χαβάη, και το Gorda Ridge, 120 χιλιόμετρα από το σημείο όπου η Καλιφόρνια και το Όρεγκον συνορεύουν στην ξηρά.
Η ηφαιστειακή δραστηριότητα εκεί πιστεύεται ότι είναι παρόμοια με εκείνη που υποτίθεται ότι υπάρχει στους ωκεανούς στην Ευρώπη και στον δορυφόρο του Κρόνου Εγκέλαδο.
"Το έργο είχε ως στόχο την εύρεση σημείων με συνθήκες παρόμοιες με αυτές που πιστεύεται ότι υπάρχουν σε μέρη όπως ο Εγκέλαδος", λέει η επικεφαλής της Subsea και γεωβιολόγος της NASA Darlene Lim, η οποία εκπαιδεύει επίσης αστροναύτες για αποστολές στο φεγγάρι και το βαθύ διάστημα.
Το πρόγραμμα Subsea βοήθησε τους επιστήμονες να μάθουν περισσότερα για τη δομή των γεωθερμικών οπών (αεραγωγών, καναλιών), τη χημική σύσταση των πετρωμάτων του πυθμένα και του νερού και τη ζωή γύρω από αυτά.
"Αυτά τα κανάλια είναι πολύ χρήσιμα για την επιστήμη", λέει η Darlene Lim. - Η παρατήρηση των μεταβολών της θερμοκρασίας καθώς το θερμαινόμενο ηφαίστειο αναμιγνύεται με το κρύο νερό μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά συμπεράσματα για τη μελλοντική εξερεύνηση των ωκεανών σε άλλους κόσμους."
Απέχουμε δεκαετίες από την αποστολή ανιχνευτών στην Ευρώπη και τον Εγκέλαδο, αλλά η NASA εφαρμόζει ήδη τα δεδομένα στην πράξη.
Το 2023, η υπηρεσία θα στείλει ένα σεληνιακό ρόβερ για να εξερευνήσει τον πάγο στο νότιο πόλο του δορυφόρου. Η αποστολή Viper (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) θα αναζητήσει πάγο στον κρατήρα Nobile για να χρησιμοποιηθεί αργότερα ως πηγή πόσιμου νερού για τους μελλοντικούς αποίκους και ως πρώτη ύλη για την τοπική παραγωγή καυσίμων πυραύλων.
Στη Σελήνη, το ρομπότ θα αντιμετωπίσει ορισμένα τεχνικά προβλήματα παρόμοια με εκείνα που αντιμετωπίζει στην εξερεύνηση βαθιών θαλασσών.
"Παίρνουμε όλα όσα μάθαμε από το πρόγραμμα Subsea και τα εφαρμόζουμε στο πρόγραμμα Viper", λέει η Darlene Lim, επικεφαλής του πρώτου προγράμματος και αναπληρώτρια επικεφαλής του άλλου.
Ένας από τους στόχους του προγράμματος Subsea ήταν να διαπιστωθεί αν ήταν δυνατή η επίλυση ερευνητικών προβλημάτων σε ένα ακραίο περιβάλλον, τόσο από άποψη επικοινωνίας όσο και τεχνολογίας.
Υπάρχουν πολλές ομοιότητες στη μελέτη του ωκεανού και του διαστήματος. Και στις δύο περιπτώσεις, τα ρομπότ στέλνονται σε επικίνδυνα περιβάλλοντα που είναι ακατάλληλα για ανθρώπους και πρέπει να ελέγχονται από απόσταση. Η εμπειρία που θα αποκτηθεί θα βοηθήσει τους μελλοντικούς αστροναύτες να προετοιμαστούν για να χειριστούν τα ρομπότ από μια σεληνιακή βάση.
Κατά τη διάρκεια των αποστολών Subsea, λιγότεροι από δέκα επιστήμονες βούτηξαν στη θάλασσα, αλλά αλληλεπιδρούσαν με μια πολύ μεγαλύτερη ομάδα συναδέλφων στην ξηρά. Στο έργο Viper, η ομάδα θα ελέγχει το ρομπότ από το έδαφος σε πραγματικό χρόνο, θα αναλύει δεδομένα και θα λαμβάνει γρήγορες αποφάσεις με επίγνωση, ανάλογα με την κατάσταση.
Για τέτοιες αποστολές, η αποτελεσματική επικοινωνία είναι κρίσιμη, επισημαίνει η ψυχολόγος της NASA, ειδικός στην εκπαίδευση προσωπικού για εργασία σε απαιτητικά περιβάλλοντα και συγγραφέας του βιβλίου "How to Spend Time on Mars" της Zara Mirmalek, η οποία συμμετέχει και στα δύο έργα.
Στις αποστολές σε μεγάλα βάθη της θάλασσας, οι αποφάσεις πρέπει να λαμβάνονται συνεχώς, καθώς οι καιρικές συνθήκες, η θερμοκρασία και η αλατότητα του ωκεανού αλλάζουν. "Υπάρχει πάντα λιγότερος χρόνος από ό,τι περιμένεις", σημειώνει. - Είναι δύσκολο να εργάζεσαι σε βάθος - ακόμη και ο εξοπλισμός δεν είναι πάντα κατάλληλος για τη δουλειά.
Στο διάστημα, υπάρχουν ακόμη λιγότερες ευκαιρίες επικοινωνίας. Ως εκπαιδευτική άσκηση, η Mirmalek περιόρισε την επικοινωνία των συμμετεχόντων στο έργο Subsea μεταξύ τους, σε μία φορά την ημέρα.
"Δεν υπήρξε αποτυχία - πέτυχαν όλους τους στόχους τους", λέει.
"Αυτό που μάθαμε από τη συνεργασία μας με τους ωκεανογράφους είναι αναντικατάστατο και ανεκτίμητο για εμάς. Τώρα θα είμαστε σε θέση να προγραμματίσουμε τη λειτουργία της Viper με μεγαλύτερη αυτοπεποίθηση", σημειώνει η Darlene Lim.
Τόσο οι διαστημικές πτήσεις όσο και οι αποστολές σε μεγάλα βάθη βοηθούν την ανθρωπότητα να αποκτήσει μια νέα προοπτική για τη Γη μας. Σύμφωνα με τη NASA, το πρόγραμμα για τους ωκεανούς έχει ήδη αποφέρει χιλιάδες επιστημονικές ανακαλύψεις.
Θα μπορούσαν να αποδειχθούν ζωτικής σημασίας για την προστασία των ωκεανών από τη ρύπανση, λέει η Laura Lorenzoni του Τμήματος Θαλάσσιας Βιολογίας και Γεωχημείας της NASA, Τμήμα Επιστημονικής Έρευνας.
"Πρέπει να γνωρίζεις τον ωκεανό για να τον σώσεις. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για όλη τη ζωή στη Γη. Οι μετρήσεις που έχει κάνει και συνεχίζει να κάνει η NASA συμβάλλουν στη βιώσιμη χρήση των θαλάσσιων πόρων", λέει.
Κάθε βήμα προς άλλους κόσμους μας βοηθά επίσης να μάθουμε λίγο περισσότερα για τα ανεξερεύνητα μέρη του γαλάζιου πλανήτη μας.
πηγή 29-1-22
