Un laboratorio telegestionado toma forma a 2,5 km bajo el mar: Ars Technica

En 1962, se estableció frente a la costa de Marsella, Francia, a una profundidad de 10 metros, uno de los primeros laboratorios de investigación submarina y hábitats humanos del mundo. El diseño de Conshelf 1 consistía en una estructura de acero que albergaba a dos hombres durante una semana.

Ahora, más de 60 años después, se está instalando otro laboratorio submarino no lejos de Marsella, esta vez para estudiar tanto el mar como el cielo. A diferencia del hábitat de Conshelf, el Laboratoire Sous-marin Provenza Méditerranée (LSPM) no será tripulado por humanos. Situado a 40 km de la costa de Toulon, a una profundidad de 2.450 metros, es el primer laboratorio submarino teledirigido de Europa.

Física bajo el mar

Actualmente, tres cajas de conexiones capaces de alimentar diferentes instrumentos y recuperar datos son el foco de LSPM. Las cajas, cada una de 6 metros de largo y 2 metros de alto, están conectadas a un sistema de energía en tierra a través de un cable electroóptico de 42 kilómetros de largo. La parte óptica de este cable se utiliza para recopilar datos de las cajas de conexiones.

Dos de las cajas de conexiones están dedicadas a la sección ORCA del telescopio de neutrinos cúbicos de kilómetro (KM3NeT). ORCA comprende una matriz tridimensional de 2070 esferas, cada una de las cuales contiene 31 detectores llamados tubos fotomultiplicadores. Estas esferas estarán dispuestas en 115 líneas ancladas al fondo del océano y tensadas por flotadores sumergidos. Actualmente, se han instalado 15 líneas.

El sitio hermano de ORCA, ARCA, se encuentra frente a la costa siciliana a una profundidad de 3.400 metros. En conjunto, los sitios ORCA y ARCA ocupan más de un kilómetro cúbico de agua.

“Estas gigantescas matrices de detectores pueden detectar neutrinos que emanan del cielo del hemisferio sur. En la rara ocasión [the neutrinos] al interactuar con las moléculas de agua, producen un destello de luz azulada en la oscuridad de las profundidades del océano”, dijo a Ars Technica Paschal Coyle, director de investigación del Centre de Physique des Particles en Marsella y director de LSPM. las direcciones y energías de los neutrinos”.

Sonido sensible

La tercera caja de conexiones está dedicada a los estudios de ciencias marinas, incluida la llamada línea Albatross, que consta de dos cables inductivos de 1 km de largo anclados al fondo del océano. Estos cables llevan sensores para medir la temperatura del agua y las corrientes marinas, así como los niveles de oxígeno y pH.

EL laboratorio geoazur, un instituto de ciencias de la tierra con sede cerca de Cannes, ha desarrollado un sismógrafo de banda ancha que se colocó en sedimentos en el fondo del océano, lo que permite la adquisición de datos sismológicos en tiempo real. Además del sismógrafo, los investigadores de Geoazur han transformado una de las fibras ópticas del cable electroóptico principal de 42 km de longitud en un gigantesco conjunto de sensores sísmico-acústicos.

Estos no son sensores convencionales sino defectos de vidrio que surgen durante el procesamiento de la fibra óptica. “Estos defectos existen en la red de todas las fibras ópticas. Esto se debe a los procesos de calentamiento y extracción del vidrio. Como resultado de estos defectos, parte de la luz se devuelve hacia el transmisor”, dijo Anthony Sladen, del laboratorio Geoazur. Agregó que una onda sísmica o acústica estira o encoge la fibra óptica, alterando así la trayectoria de la luz dentro de ella. «Al medir este cambio, podemos medir tanto las ondas sísmicas como las acústicas», dijo Sladen.

Sladen y su equipo transformaron defectos en la red de vidrio en 6000 sensores virtuales que pueden proporcionar datos sobre terremotos y ruido submarino generado por barcos y olas en tiempo real.

Otra instrumentación consiste en una serie de hidrófonos capaces de detectar y registrar los sonidos de ballenas y delfines en diferentes frecuencias. Los datos ayudarán a los científicos a comprender con qué frecuencia estas ballenas frecuentan el sitio, así como su comportamiento vocal.

y hay más

Si bien los instrumentos anteriores están operativos, se espera que los otros dispositivos del laboratorio, que ya se han instalado en el fondo del océano, estén operativos para el verano.

Entre estos destaca un robot llamado BathyBot, desarrollado por el Instituto Mediterráneo de Oceanografía, que puede desplazarse por el fondo del océano gracias a sus orugas. BathyBot está equipado con sensores para medir la temperatura, el oxígeno, las concentraciones de dióxido de carbono, la velocidad y dirección de la corriente, así como la salinidad y la concentración de partículas.

Controlado desde la costa y guiado por una cámara integrada, el robot también podrá escalar un arrecife artificial de 2 metros de altura y medir las propiedades del agua lejos de los sedimentos del fondo del océano.

Otros instrumentos que se espera que comiencen a operar al mismo tiempo incluyen un espectrómetro de rayos gamma para monitorear los niveles de radiactividad y una cámara estereoscópica de un solo fotón para medir la bioluminiscencia de los organismos de las profundidades marinas.

Según Coyle, debido a que las profundidades del mar son poco conocidas, «instalaciones como LSPM pueden mejorar nuestra comprensión de muchos fenómenos diferentes».

“Algo clave para estudiar es el efecto a largo plazo del calentamiento global. Las observaciones de LSPM ya indican un aumento en la temperatura del mar y una disminución en los niveles de oxígeno incluso a estas profundidades”, dijo.

Dhananjay Khadilkar es un periodista que vive en París.