NASA heeft onlangs $ 600.000 (£ 495.000) aangekondigd voor een onderzoek naar de haalbaarheid van het sturen van zwermen miniatuurzwemrobots (bekend als onafhankelijke microzwemmers) om oceanen te verkennen onder de ijzige schelpen van de vele "oceaanwerelden" van ons zonnestelsel. Maar stel je niet voor dat metalen mensachtigen kikkerachtig onder water zwemmen. Het zullen waarschijnlijk eenvoudige, driehoekige wiggen zijn.

Pluto is een voorbeeld van een waarschijnlijke oceaanwereld. Maar de werelden met oceanen die het dichtst bij het oppervlak liggen, waardoor ze het meest toegankelijk zijn, zijn Europa, een maan van Jupiter, en Enceladus, een maan van Saturnus.

Leven in oceaanwerelden

Deze oceanen zijn niet alleen interessant voor wetenschappers omdat ze zoveel vloeibaar water bevatten (de oceaan van Europa heeft waarschijnlijk ongeveer twee keer zoveel water als de hele aardse oceanen), maar ook omdat chemische interacties tussen gesteente en het oceaanwater leven kunnen ondersteunen. In feite kan de omgeving in deze oceanen erg lijken op die op aarde toen het leven begon.

Dit zijn omgevingen waar water dat in de rots van de oceaanbodem is gesijpeld, heet en chemisch verrijkt wordt - water dat vervolgens weer in de oceaan wordt uitgestoten. Microben kunnen zich voeden met deze chemische energie en kunnen op hun beurt worden gegeten door grotere organismen. Er is eigenlijk geen zonlicht of atmosfeer nodig. Veel van dit soort warme, rotsachtige structuren, bekend als "hydrothermale bronnen", zijn gedocumenteerd op de oceaanbodems van de aarde sinds ze in 1977 werden ontdekt. ​​Op deze locaties wordt het lokale voedselweb inderdaad ondersteund door chemosynthese (energie uit chemische reacties) in plaats van dan fotosynthese (energie uit zonlicht).

In de meeste oceaanwerelden van ons zonnestelsel komt de energie die hun rotsachtige binnenste verwarmt en voorkomt dat de oceanen tot aan de basis bevriezen, voornamelijk van getijden. Dit in tegenstelling tot de grotendeels radioactieve verwarming van het binnenste van de aarde. Maar de chemie van de water-gesteente-interacties is vergelijkbaar.

De oceaan van Enceladus is al bemonsterd door met het Cassini-ruimtevaartuig door pluimen ijskristallen te vliegen die door scheuren in het ijs uitbarsten. En er is hoop dat NASA's Europa Clipper-missie soortgelijke pluimen zal vinden om te proeven wanneer het in 2030 een reeks dichte Europa-flyby's begint. Het zou echter veel informatiever zijn om de oceaan in te gaan om op verkenning te gaan dan alleen maar te snuffelen aan een gevriesdroogde voorbeeld.

In het zwemmen

Dit is waar het sensing met onafhankelijke micro-zwemmers (Swim) concept komt. Het idee is om op Europa of Enceladus te landen (wat noch goedkoop noch gemakkelijk zou zijn) op een plaats waar het ijs relatief dun is (nog niet gelokaliseerd) en een radioactief verwarmde sonde te gebruiken om een ​​25 cm breed gat door de oceaan te smelten - honderden of duizenden meters lager gelegen.

Eenmaal daar zou het tot ongeveer vier dozijn 12 cm lange, wigvormige microzwemmers vrijlaten om op verkenning te gaan. Hun uithoudingsvermogen zou veel minder zijn dan dat van het 3,6 meter lange autonome onderwatervoertuig met de beroemde naam Boaty McBoatface, met een bereik van 2.000 km dat al een cruise van meer dan 100 km onder het Antarctische ijs heeft gemaakt.

In dit stadium is Swim slechts een van de vijf "fase 2-onderzoeken" naar een reeks "geavanceerde concepten" die worden gefinancierd in de 2022-ronde van NASA's Innovative Advanced Concepts (NIAC) -programma. Er is dus nog steeds een grote kans dat Swim werkelijkheid wordt, en er is nog geen volledige missie uitgestippeld of gefinancierd.

De micro-zwemmers zouden akoestisch met de sonde communiceren (via geluidsgolven), en de sonde zou zijn gegevens via een kabel naar de lander op het oppervlak sturen. De studie zal prototypes testen in een testtank waarin alle subsystemen zijn geïntegreerd.

Elke micro-zwemmer zou misschien slechts tientallen meters van de sonde kunnen verkennen, beperkt door hun batterijvermogen en het bereik van hun akoestische datalink, maar door als een zwerm te fungeren, konden ze veranderingen (in tijd of locatie) in temperatuur en zoutgehalte in kaart brengen . Ze kunnen zelfs veranderingen in de troebelheid van het water meten, wat de richting naar de dichtstbijzijnde hydrothermale bron zou kunnen aangeven.

Vermogensbeperkingen van de micro-zwemmers kunnen betekenen dat geen van hen camera's kan dragen (deze hebben hun eigen lichtbron nodig) of sensoren die specifiek organische moleculen kunnen opsnuiven. Maar in dit stadium is niets uitgesloten.

Ik denk echter dat het vinden van tekenen van hydrothermale ventilatieopeningen een lange weg is. De oceaanbodem zou immers vele kilometers onder het punt van loslaten van de microzwemmer liggen. Maar om eerlijk te zijn, het lokaliseren van ventilatieopeningen wordt niet expliciet gesuggereerd in het Swim-voorstel. Om de ventilatieopeningen zelf te lokaliseren en te onderzoeken, hebben we waarschijnlijk Boaty McBoatface in de ruimte nodig. Dat gezegd hebbende, zwemmen zou een goed begin zijn. + Verder verkennen

Zwerm kleine zwemmende robots zou op verre werelden naar leven kunnen zoeken

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.