Robot blando soporta aplastantes presiones en las mayores profundidades del océano

robot blando en la Fosa de las Marianas

Batió sus aletas en el fondo de la Fosa de las Marianas, un paso hacia el estudio de la vida allí

Inspirándose en un extraño pez que puede soportar las duras presiones de los confines más profundos del océano, los científicos han ideado un robot autónomo blando capaz de mantener batiendo sus aletas, incluso en la parte más profunda de la Fosa de las Marianas.

El equipo, dirigido por el roboticista Guorui Li de la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China, probó con éxito en el campo la capacidad del robot para nadar a profundidades que van desde los 70 metros hasta casi 11.000 metros.

Challenger Deep es el más bajo de los bajos, la parte más profunda de la Fosa de las Marianas. Toca fondo a unos 10.900 metros por debajo del nivel del mar. La presión de toda esa agua suprayacente es aproximadamente mil veces la presión atmosférica al nivel del mar, lo que se traduce en aproximadamente 103 millones de pascales (o 15.000 libras por pulgada cuadrada).

"Se trata del equivalente a un elefante parado sobre el pulgar", dice la fisióloga y ecologista de aguas profundas Mackenzie Gerringer de la Universidad Estatal de Nueva York en Geneseo, que no participó en el nuevo estudio.

Las tremendas presiones en estas profundidades abisales, la zona oceánica más profunda, entre 6.000 y 11.000 metros, presentan un duro desafío de ingeniería, dice Gerringer. Los robots tradicionales de aguas profundas o los sumergibles tripulados están fuertemente reforzados con marcos de metal rígidos para no arrugarse, pero estos buques son voluminosos y engorrosos, y el riesgo de falla estructural sigue siendo alto.

Para diseñar robots que puedan maniobrar con gracia a través de aguas menos profundas, los científicos han buscado inspiración en criaturas oceánicas de cuerpo blando, como el pulpo. Da la casualidad de que también existe una musa de aguas profundas: Pseudoliparis swirei, o el pez caracol de la Marianas, un pez translúcido en su mayoría blando que vive hasta 8.000 metros de profundidad en la Fosa de las Marianas.

Pseudoliparis swirei, pez caracol de la Marianas

Gerringer, uno de los investigadores que en 2014 describió por primera vez el pez caracol de aguas profundas, construyó una versión de robot blando impresa en 3-D varios años después para comprender mejor cómo nada. Su robot contenía una versión sintetizada de la sustancia viscosa acuosa dentro del cuerpo del pez que probablemente agrega flotabilidad y lo ayuda a nadar de manera más eficiente.

Pero idear un robot que pueda nadar bajo una presión extrema para investigar el entorno de las profundidades marinas es otro asunto. Los robots de exploración autónomos requieren componentes electrónicos no solo para impulsar su movimiento, sino también para realizar diversas tareas, ya sea probar la química del agua, iluminar y filmar a los habitantes de las fosas oceánicas profundas o recolectar muestras para traerlas de regreso a la superficie. Bajo la presión del agua, estos componentes electrónicos pueden chocar entre sí.

Entonces, Li y sus colegas decidieron tomar prestada una de las adaptaciones del pez caracol a la vida de alta presión: su cráneo no está completamente fusionado con hueso endurecido. Ese extra de maleabilidad permite que se iguale la presión sobre el cráneo. En una línea similar, los científicos decidieron distribuir la electrónica - el "cerebro" - de su pez robot más lejos de lo que normalmente lo harían, y luego encerrarla en silicona blanda para evitar que se tocasen los componentes.

El equipo también diseñó un cuerpo blando que se asemeja ligeramente al pez caracol, con dos aletas que el robot puede usar para impulsarse a través del agua. (Gerringer señala que el pez caracol real no agita sus aletas, sino que mueve su cuerpo como un renacuajo). Para batir las aletas, el robot está equipado con baterías que alimentan los músculos artificiales: electrodos intercalados entre dos membranas que se deforman en respuesta a la carga eléctrica.

El equipo probó el robot en varios entornos: 70 metros de profundidad en un lago; unos 3.200 metros de profundidad en el Mar de China Meridional; y finalmente, en el fondo del océano. Al robot se le permitió nadar libremente en las dos primeras pruebas. Sin embargo, para la prueba del Challenger Deep, los investigadores se mantuvieron firmes, usando el brazo extensible de un módulo de aterrizaje de aguas profundas para sostener al robot mientras agitaba sus aletas.

Esta máquina "empuja los límites de lo que se puede lograr" con robots blandos de inspiración biológica, escriben los robotocistas Cecilia Laschi de la Universidad Nacional de Singapur y Marcello Calisti de la Universidad de Lincoln en Inglaterra. La pareja tiene un comentario sobre la investigación en el mismo número de Nature en que se publicó la investigación. Dicho esto, la máquina aún está muy lejos de su implementación, señalan.

Nada más lentamente que otros robots submarinos y aún no tiene el poder de soportar poderosas corrientes submarinas. Pero "sienta las bases" para que futuros robots de este tipo ayuden a responder preguntas persistentes sobre estos misteriosos rincones del océano, escriben.

Se sabe que las fosas de aguas profundas están repletas de vida microbiana, que felizmente se alimenta de la bonanza de material orgánico, desde algas hasta cadáveres de animales, que llega al fondo del mar. Esa actividad microbiana sugiere que las fosas pueden desempeñar un importante papel en el ciclo del carbono de la Tierra, que a su vez está vinculado a la regulación del clima del planeta.

El descubrimiento de microplásticos en Challenger Deep también es una evidencia incontrovertible de que incluso el fondo del océano no está realmente tan lejos, dice Gerringer. "Estamos impactando estos sistemas de aguas profundas antes de que sepamos qué hay ahí abajo. Tenemos la responsabilidad de ayudar a conectar estos sistemas aparentemente de otro mundo, que son realmente parte de nuestro planeta".

Los resultados se informan el 3 de marzo en Nature: Self-powered soft robot in the Mariana Trench

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