Los robots submarinos desarrollados por investigadores del Instituto de Oceanografía Scripps de la Universidad de California en San Diego ofrecen a los científicos una nueva herramienta extraordinaria para estudiar las corrientes oceánicas y las pequeñas criaturas que transportan. Los enjambres de estos robots submarinos ayudaron a responder algunas preguntas básicas sobre los más abundantesformas de vida en el océano - plancton
El oceanógrafo de investigación de Scripps, Jules Jaffe, diseñó y construyó los exploradores submarinos autónomos en miniatura, o M-AUE, para estudiar los procesos ambientales a pequeña escala que tienen lugar en el océano. Los instrumentos de sondeo del océano están equipados con temperatura y otros sensores para medir el entornocondiciones oceánicas mientras los robots "nadan" hacia arriba y hacia abajo para mantener una profundidad constante ajustando su flotabilidad. Las M-AUE podrían potencialmente desplegarse en enjambres de cientos a miles para capturar una vista tridimensional de las interacciones entre las corrientes oceánicas y marinas.vida.
En un nuevo estudio publicado en la edición del 24 de enero de la revista Comunicaciones de la naturaleza , el oceanógrafo biológico Jaffe y Scripps Peter Franks desplegó un enjambre de 16 robots submarinos del tamaño de una toronja programados para imitar el comportamiento de natación bajo el agua del plancton, los organismos microscópicos que flotan con las corrientes oceánicas. El estudio de investigación fue diseñado para probar teorías sobre cómoel plancton forma parches densos debajo de la superficie del océano, que a menudo se revelan en la superficie como mareas rojas.
"Estos parches podrían funcionar como barras de plancton individuales", dijo Franks, quien durante mucho tiempo sospechó que las densas agregaciones podrían ayudar a la alimentación, la reproducción y la protección contra los depredadores.
Hace dos décadas, Franks publicó una teoría matemática que predecía que el plancton de natación formaría parches densos cuando las olas internas lo empujaban, ondas gigantes y de movimiento lento debajo de la superficie del océano. Probar su teoría requeriría rastrear los movimientos del plancton individual,cada uno más pequeño que un grano de arroz, ya que nadaban en el océano, lo que no es posible utilizando la tecnología disponible.
En cambio, Jaffe inventó el "plancton robótico" que deriva a la deriva con las corrientes oceánicas, pero está programado para moverse hacia arriba y hacia abajo ajustando su flotabilidad, imitando los movimientos del plancton. Un enjambre de estos plancton robótico fue la herramienta ideal para finalmente poner a Franksteoría matemática a prueba.
"Los grandes avances de ingeniería fueron hacer que los M-AUE fueran pequeños, económicos y capaces de ser rastreados continuamente bajo el agua", dijo Jaffe. El bajo costo permitió a Jaffe y a su equipo construir un pequeño ejército de robots que podrían desplegarseen un enjambre
El seguimiento de las M-AUE individuales fue un desafío, ya que el GPS no funciona bajo el agua. Un componente clave del proyecto fue el desarrollo por parte de investigadores del Instituto Qualcomm de UC San Diego y el Departamento de Ciencias e Ingeniería de Computación de técnicas matemáticas para usar señales acústicaspara rastrear los vehículos M-AUE mientras estaban sumergidos.
Durante un experimento de cinco horas, los investigadores de Scripps junto con colegas de UC San Diego desplegaron un enjambre de 300 metros 984 pies de diámetro de 16 M-AUE programados para permanecer a 10 metros 33 pies de profundidad en el océanofrente a la costa de Torrey Pines, cerca de La Jolla, California. Los M-AUE ajustaban constantemente su flotabilidad para moverse verticalmente contra las corrientes creadas por las ondas internas. La información de ubicación tridimensional recopilada cada 12 segundos revelaba dónde se movía este enjambre robótico debajola superficie del océano
Los resultados del estudio fueron casi idénticos a lo que predijo Franks. Las temperaturas oceánicas circundantes fluctuaron a medida que las olas internas atravesaban el enjambre M-AUE. Y, según lo predicho por Franks, los datos de ubicación de M-AUE mostraron que el enjambre se formóun parche apretado en las cálidas aguas de las olas internas, pero disperso sobre las crestas de las olas.
"Esta es la primera vez que un mecanismo de este tipo se prueba bajo el agua", dijo Franks. El experimento ayudó a los investigadores a confirmar que el plancton flotante puede usar la dinámica física del océano, en este caso las olas internas, para aumentarsus concentraciones para congregarse en enjambres para satisfacer sus necesidades fundamentales de vida.
"Este enfoque de detección de enjambre abre un reino completamente nuevo de exploración oceánica", dijo Jaffe. El aumento de las M-AUE con cámaras permitiría el mapeo fotográfico de hábitats de coral, o "selfies de plancton", según Jaffe.
El equipo de investigación tiene la esperanza de construir cientos de robots en miniatura para estudiar el movimiento de las larvas entre las áreas marinas protegidas, controlar las dañinas floraciones de la marea roja y ayudar a rastrear los derrames de petróleo. Los hidrófonos a bordo que ayudan a rastrear las M-AUE bajo el aguatambién podría permitir que el enjambre actúe como un "oído" gigante en el océano, escuchando y localizando los sonidos ambientales en el océano.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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