julio 29, 2021

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Un gran avance en la exploración de aguas profundas para guiar futuras misiones de exploración espacial.

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Los científicos de la Universidad Estatal de Arizona, que forman parte del programa de Ciencias Geoquímicas Sistemáticas Submarinas y Analógicas Exploratorias (SUBSEA), han ideado un nuevo enfoque para el proceso científico de la exploración geoquímica de nuestra Tierra y más allá.

Everett Shock de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona y ex científico postdoctoral de la Universidad Estatal de Arizona Vincent Milesi trabajó con equipos a bordo del Barco de Exploración Oceánica (OET) para explorar las profundidades del mar en la Tierra como contraparte de los sistemas hidrotermales. en otros mundos oceánicos.

Al hacerlo, diseñaron y probaron un nuevo concepto de operaciones que podría ayudar a cambiar el paradigma de la exploración planetaria. Su nuevo enfoque se detalló en un artículo reciente en Planetary and Space Science.

La exploración del campo científico actual a menudo incluye un ciclo experimental de varios años, que comienza con la recopilación de datos y muestras, seguido de análisis y modelos que luego conducen a resultados que influyen en el diseño de los esfuerzos experimentales posteriores.

Pero los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona que están explorando respiraderos hidrotermales en las profundidades del mar como parte del proyecto SUBSEA han trasladado su modelado al inicio de este proceso, acelerando drásticamente su capacidad para interpretar datos de meses a dos horas.

Una novedad de su enfoque es el uso de lenguajes de programación para automatizar múltiples operaciones y procesamiento de datos para cálculos geoquímicos con el fin de analizar una amplia gama de condiciones de reacción potenciales que generan fluidos de ventilación antes y durante sus investigaciones en aguas profundas.

“La fortaleza de este enfoque es que permite sorprenderse cuando las predicciones del modelo se confirman o refutan durante la exploración”, dijo el autor principal Melissi. “En las misiones de crucero, los análisis a bordo ahora se pueden interpretar mediante el modelado a medida que avanza la expedición, en lugar de tener que esperar meses para que los resultados analíticos regresen del laboratorio y luego comiencen los esfuerzos de modelado”.

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El equipo probó sus nuevos procedimientos mientras exploraba el respiradero hidrotermal “Sea Cliff” en Gorda Ridge en el noreste del Pacífico. Comenzaron realizando una serie de cálculos de la ruta de reacción antes de la expedición para predecir la diversidad de posibles composiciones químicas líquidas y la energía disponible para los microorganismos en el sitio de ventilación.

Luego, durante la expedición, los análisis químicos desde el barco de las muestras de eclosión recolectadas se enviaron a un equipo en tierra de modeladores geoquímicos, quienes compararon los datos medidos y el modelado directo para determinar las condiciones de reacción en el origen del fluido de ventilación en profundidad.

Posteriormente, estas comparaciones brindaron información, en tiempo real, sobre el diseño de planes de buceo y muestreos durante la expedición, además de brindar una guía para futuras expediciones. La prueba rápida de hipótesis también permitió tiempo para una mayor exploración que condujo al descubrimiento de un campo de ventilación hidrotermal cercano llamado Apollo por SUBSEA en honor al 50 aniversario del primer aterrizaje lunar de los astronautas.

“El modelado geoquímico fue lo que hizo una vez que tuvo todos sus datos, pero no más”, dijo Schock, coautor del estudio.

Este nuevo enfoque del proceso científico es particularmente importante en el campo de la astrobiología. En la búsqueda de vida en otros planetas, los científicos buscan comprender el tipo de interacciones roca-agua que ocurren en las lunas heladas (como Encelado, una de las lunas de Saturno) y si sustentan la vida microbiana. Para responder a esta pregunta, los científicos deben mejorar su estrategia de exploración y muestreo para aprovechar al máximo la habitabilidad en estos entornos hostiles.

“Sería desafortunado darse cuenta de que, años después de que se complete la tarea, una muestra recolectada a unos metros de distancia o a una temperatura ligeramente más alta tendrá mucho que decir sobre el fluido que se muestreó”, dijo Melissi. “Nuestro nuevo proceso de análisis a medida que la expedición continúa, es particularmente importante para la exploración espacial, donde los costos son altos y el tiempo es esencial”.

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La investigación en aguas profundas como análogo del espacio profundo
Hay mucho en común entre la investigación oceánica y espacial. En ambos dominios, los exploradores robóticos son enviados a trabajar donde los humanos no pueden ir fácilmente, con aportaciones de grupos de personas relativamente cercanas y lejanas. Unir los dos mundos permite al equipo de SUBSEA, dirigido por Darlene Lim del Centro de Investigación Ames de la NASA, en Silicon Valley, California, ayudar a prepararse para nuevos tipos de misiones de exploración espacial entrenando ahora en las condiciones del mundo real en la Tierra.

El equipo de SUBSEA está llevando a cabo investigaciones científicas para ayudar a la NASA a comprender mejor las posibilidades que otros mundos oceánicos pueden tener para sustentar la vida, al tiempo que estudia la exploración oceánica como una forma de comprender cómo realizar misiones científicas remotas y facilitar la exploración futura.

El equipo pudo aprovechar las tecnologías de presencia remota de barco a tierra desarrolladas durante la última década por OET y aumentadas por las tecnologías de la NASA para esta expedición para expandir el tamaño del equipo científico en un equipo multidisciplinario de investigadores en tierra. El trabajo realizado por el equipo de SUBSEA tiene implicaciones directas para los destinos de exploración humana a corto plazo, como la Luna y Marte.

SUBSEA está financiado por la NASA y la Oficina de Exploración e Investigación Oceánica de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Otros coautores y colaboradores de este estudio incluyen a Tucker Lee de la Universidad Estatal de Arizona, Megan Lubetkin del Ocean Exploration Trust, Sean Silva, Julie Hopper, Amy Smith, Christopher Germanman de la Institución Oceanográfica Woods Hole y Shannon Cubbs Nautnik de la Universidad Estatal de Idaho. .Zara. Mirmalek de la Universidad de Harvard y el Instituto de Investigación Ambiental del Área de la Bahía, y Darlene Lim del Centro de Investigación Ames de la NASA.

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