جستجو برای حیات در جهان‌های اقیانوسی بیگانه با استفاده از این نوع ربات‌ها

1

اجرام یخی مانند اروپا و انسلادوس به‌عنوان مکان‌هایی که ممکن است پاسخ‌هایی به پرسش قدیمی وجود حیات فراتر از زمین ارائه دهند، توجه بسیاری را جلب کرده‌اند.

در زیر لایه‌های ضخیم یخی این اجرام، اقیانوس‌های وسیعی وجود دارند که شاید شرایطی را برای بقای میکروارگانیسم‌ها فراهم کرده باشند؛ درست مانند برخی موجودات که در زیستگاه‌های شدید اقیانوسی زمین زنده می‌مانند.

علاقه دانشمندان به کاوش این مرزهای پنهان

دانشمندان مشتاق هستند این مرزهای ناشناخته را کاوش کنند و چندین آژانس فضایی، از جمله ناسا و مرکز فضایی آلمان (DLR)، علاقه زیادی به مأموریت‌هایی با استفاده از زیرآبی‌های پیشرفته طراحی‌شده برای این محیط‌های سرد نشان داده‌اند.

این زیردریایی‌ها که به نام «وسایل نقلیه زیرآبی خودمختار فرازمینی» (Exo-AUV) شناخته می‌شوند، می‌توانند از یخ عبور کنند، اقیانوس زیر آن را تحلیل کنند و به پژوهشگران کمک کنند تا بفهمند آیا ممکن است حیات در این آب‌های عمیق وجود داشته باشد یا نه.

تکنولوژی Exo-AUV و اهمیت آن

این وسایل نقلیه توانایی جمع‌آوری و تحلیل نمونه‌ها را دارند و می‌توانند در شرایط چالش‌برانگیز مانند فشارهای بالا، دماهای پایین و نور محدود عمل کنند.

مطالعات تأکید می‌کنند که این زیردریایی‌ها باید مجموعه‌ای از ابزارها مانند دستگاه‌های صوتی، دیداری، طیف‌سنجی و آزمایش‌های زیستی را با خود حمل کنند.

هر Exo-AUV مناطق وسیعی را اسکن می‌کند، نقاطی با احتمال بیشتر برای حضور میکروارگانیسم‌ها را شناسایی کرده و داده‌های فیزیکی و شیمیایی را جمع‌آوری می‌کند و سپس اطلاعات را به زمین ارسال می‌نماید.

این دستگاه‌ها به دلیل توانایی‌شان در شناسایی چندمنظوره، چندمقیاسی و چندبعدی به‌صورت خودکار و کارآمد، از اهمیت بالایی برخوردارند. به بیان ساده‌تر، این ربات‌ها برای جستجوی طولانی‌مدت زیرآب، پوشش مناطق گسترده و انجام تحلیل‌های دقیق طراحی شده‌اند.

تمرکز بر «پتانسیل زیستی»

هدف اصلی مأموریت‌ها در اروپا یا انسلادوس جستجوی شواهد قوی از فرایندهای زیستی احتمالی است، نه یافتن یک پاسخ قطعی بلافاصله.

با تمرکز بر «پتانسیل زیستی»، برنامه‌ریزان مأموریت می‌توانند بررسی بیوسایگنچرها و حتی میکروارگانیسم‌های زنده را هدف قرار دهند.

پوسته یخی، مرزی که یخ با آب مایع تماس دارد و کف دریا، هرکدام شرایطی دارند که ممکن است از حیات حمایت کنند. اگرچه یخ ضخیم ممکن است نور خورشید را محدود کند، اما منافذ هیدروترمال در کف اقیانوس می‌توانند منابع انرژی ضروری را فراهم کنند.

تکنولوژی‌های پیشرفته موردنیاز Exo-AUV

پوسته یخی اروپا می‌تواند تا چندین مایل ضخامت داشته باشد، که این موضوع برای هر وسیله نقلیه‌ای که قصد دسترسی به آب زیرین را دارد یک چالش جدی محسوب می‌شود.

یک وسیله حامل باید این پوسته ضخیم را ذوب یا برش دهد، وارد اقیانوس شود و واحدهای زیرآبی کوچک‌تر را در دریا آزاد کند.

برنامه‌ها شامل استفاده از منابع انرژی مانند ژنراتورهای حرارتی رادیوایزوتوپ (RTG) یا رآکتورهای مدولار کوچک است که می‌توانند گرما و انرژی لازم برای حفر یا ذوب یخ را تولید کنند.

پرتوهای شدید اطراف مشتری چالش دیگری ایجاد می‌کنند. مواد محافظ برای ایمن نگه‌داشتن سیستم‌ها حیاتی هستند. همچنین، محدودیت ظرفیت حمل موشک‌ها مستلزم طراحی دقیق برای کوچک و سبک‌سازی اجزای فضاپیما است.

نقشه راه پیشنهادی

نقشه راهی پیشنهاد شده است که مسیر طراحی Exo-AUVها را مشخص می‌کند تا این وظایف را با خودمختاری بیشتری نسبت به هر روور یا لندر توسعه‌یافته برای علوم سیاره‌ای انجام دهند.

طرح‌های مأموریت شامل وسایلی است که ابتدا مناطق وسیع را کاوش می‌کنند و سپس در مناطق کوچک‌تر به مشاهدات نزدیک‌تر می‌پردازند تا نشانه‌های حیات را جمع‌آوری کنند.

سیستم چندگانه Exo-AUV برای اروپا

طرحی با عنوان «مفهوم عملیات برای سیستم چندگانه Exo-AUV» (ConOps for MEAS) برای مقابله با محیط‌های متنوع اروپا ارائه شده است.

این طرح شامل یک وسیله حامل یخ‌شکن به نام «حامل Exo-AUV یخ‌شکن» (EAC) و دو زیرآبی Exo-AUV کوچکتر با تخصص‌های متفاوت است.

یکی از آنها، مجهز به ماژول بررسی (EAS)، برای پوشش مناطق وسیع و شناسایی اشیای بزرگ در کف دریا یا مرز یخ-آب طراحی شده است. دیگری، مجهز به ماژول مشاهده (EAO)، برای تمرکز بر اهداف کوچک در نقاط محلی استفاده می‌شود.

این سیستم چند وسیله‌ای همچنین برنامه‌هایی برای اتصال و جدا شدن در آب، به اشتراک‌گذاری داده‌ها و شارژ مجدد دارد که فضا و انرژی را به حداقل می‌رساند.

استفاده از Exo-AUVها برای یافتن حیات بیگانه

در مجموع، کارشناسان پیشنهاد می‌دهند که رویکرد ترکیب ابزارهای دقیق، منابع قدرت قوی و خودمختاری می‌تواند سرنخ‌های قوی در مورد وجود حیات در اروپا یا سایر اجرام یخی ارائه دهد.

اگر نتایج یک مأموریت Exo-AUV به شواهدی از زیست فعال اشاره کند، وسایل بیشتری می‌توانند برای گسترش پوشش و تأیید نتایج اعزام شوند.

این چشم‌انداز شامل تحقیقات جامعی است که با رسیدن داده‌های تازه تطبیق می‌یابد و مداخله انسانی را به‌دلیل تأخیر طولانی‌مدت ارتباطی کاهش می‌دهد.

این مطالعه کامل در مجله Science China Earth Sciences منتشر شده است.