Créditos: NASA Astrobiology/Mike Toillion
La siguiente expedición marca la tercera entrega de la serie de trabajo de campo de Astrobiología de la NASA, la recientemente rebautizada Nuestra Tierra extraterrestretransmitiendo en NASA+No te pierdas los tres episodios que siguen a equipos de astrobiólogos desde los campos de lava de Holuhraun, Islandia, hasta el cinturón de rocas verdes de Isua en Groenlandia y, por último, los volcanes submarinos de Santorini, Grecia. Y estate atento a los tubos de lava de Mauna Loa, Hawái, en 2025.
Mi carrera en la NASA siempre me ha parecido una mezcla de trabajo duro, perseverancia, suerte absurda y casualidad, hecha por un científico loco. Fue gracias a esta mezcla desquiciada que de repente me encontré en la cubierta de un enorme buque cisterna en medio del mar Egeo, observando a través del lente de mi cámara a un equipo de científicos, ingenieros y marineros quemados por el viento mientras luchaban con un sumergible de 2.200 kg que colgaba en el aire.
“Déjalo salir, Molly, afloja un poco el ritmo…”, grita el jefe de cubierta Mario Fernández, mientras coordina a la docena de personas que maniobran el vehículo. Es una danza delicada mientras el vehículo híbrido operado a distancia (ROV), Nereid Under Ice (NUI), es izado desde el barco y desplegado en el mar. “La línea de eslora se resbala, se rompe… tienes una bola de demolición de 5.000 libras”, relata Mario en una entrevista más tarde ese día.
Hace unos años me encontraba deambulando por las salas de exposiciones de la Conferencia de Ciencia de Astrobiología en Bellevue, Washington, tratando de descifrar la jerga de una docena de disciplinas que hacían todo lo posible por compartir sus descubrimientos; frases como biomarcadores lipídicos, biosferas anaeróbicas y emergencia macromolecular pasaban flotando ante mí mientras caminaba. Me sentí como un personaje de Peanuts escuchando a un adulto hablar.
Hasta que me topé con un cartel del Dr. Richard Camilli titulado: Muestreo adaptativo consciente del riesgo para la búsqueda de vida en los mundos oceánicosRápidamente quedé cautivado por un torbellino de lunas heladas, flotas de vehículos sumergibles en aguas profundas y vida en el mar.
“¿Estás libre en noviembre?”
—Por supuesto —respondí sin consultar ningún calendario.
Cinco meses y tres vuelos después, llegué al puerto de Lavrio, Grecia, mientras el Dr. Camilli y su equipo descargaban su conjunto de vehículos de gigantescas cajas de transporte en el buque de investigación aún más grande. Me aprovisioné de pastillas contra el mareo, me despedí en silencio de la tierra y subí a bordo del barco con destino al volcán submarino Kolumbo.
Dr. Paraskevi NomikoU
Universidad de Atenas
Documentar el trabajo de campo de la astrobiología me ha llevado a lugares bastante remotos y difíciles. Dormí en chozas de madera en Islandia sin agua corriente ni electricidad, o me abrigué en un saco de dormir a cero grados en una tienda de campaña mientras me azotaban vientos huracanados en el desierto de Groenlandia. Pero, ¿la vida en el mar? La vida en el mar es BUENA.
Tuve la suerte de tener una cabina personal para mí sola: un par de literas, un pequeño baño con ducha y un pequeño escritorio con muchos enchufes para cargar mi equipo. También sería un descuido si no mencionara el comedor. Aparte de un menú recién rotado de tres comidas calientes al día, estaba abierto las 24 horas del día, los 7 días de la semana, con una lista constante de bocadillos para mantener los estómagos llenos y la moral alta. Este fue un trabajo de campo de lujo. La capacidad de vivir, trabajar y socializar todo en el mismo lugar haría que este viaje fuera especial por derecho propio, y me permitió conocer realmente al equipo y capturar cada ángulo de esta expedición increíblemente compleja y multifacética.
BUSCANDO VIDA EN MUNDOS OCÉANOS
“El objetivo de este programa es la exploración cooperativa con vehículos poco utilizados en entornos peligrosos”, explica el Dr. Camilli mientras nos encontramos en la proa del barco, mientras el sol comienza a ponerse en la distancia. “Estos vehículos trabajan en cooperación para explorar áreas que son potencialmente demasiado peligrosas o demasiado lejanas para que los humanos puedan acceder a ellas”.
Este es el problema que se plantea a la hora de explorar mundos oceánicos helados como Europa, la luna de Júpiter. La enorme distancia entre la Tierra y Europa significa que apenas podremos comunicarnos y controlar los vehículos que enviemos a la superficie, y tendremos que afrontar dificultades aún mayores una vez que esos vehículos se sumerjan bajo el hielo. Esto convierte al océano de la Tierra en un banco de pruebas perfecto para desarrollar exploradores robóticos autónomos e inteligentes.
“Siempre me ha sorprendido lo paralelas que son la exploración oceánica y la exploración espacial”, afirma Brian Williams, profesor del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT. “Una vez que atraviesas la superficie, no puedes comunicarte. Por eso, de alguna manera tienes que encarnar las ideas clave de un científico para poder mirar y ver: ¿eso es evidencia de vida?”
Explorar cualquier lugar del espacio comienza con unos sencillos pasos: primero, hay que obtener un mapa general de la zona, lo que normalmente se hace desplegando orbitadores alrededor de un cuerpo celeste. El siguiente paso es observar más de cerca, lanzando misiones de aterrizaje y de exploración a la superficie. Por último, para comprender mejor la ubicación, hay que traer muestras a la Tierra para estudiarlas con más detalle.
“Puedes pensar que lo que estamos haciendo aquí es muy paralelo, que la nave es como el orbitador y nos está dando una vista amplia del volcán Kolumbo, ¿cierto? Una vez que hagamos ese mapa, entonces necesitamos poder explorar lugares interesantes para recolectar muestras. Entonces, los planeadores están navegando alrededor de lugares que parecen prometedores según lo que nos dijo la nave. Y luego, busca identificar lugares a los que podríamos querer enviar a NUI. NUI es muy capaz en términos de tomar muestras, pero no puede moverse tanto. Y así, finalmente colocamos a NUI en los lugares donde los planeadores pensaron que eran interesantes”.
EL APRENDIZ ROBÓTICO DEL CIENTÍFICO
Mientras la máquina de café expreso del comedor funcionaba a toda velocidad y me servía una dosis muy necesaria de cafeína, me senté con Eric Timmons, uno de los ingenieros informáticos de la expedición. Eric desempeña varias funciones en el barco, pero hoy vamos a hablar de la planificación automatizada de misiones, el primer paso hacia la verdadera autonomía en la exploración robótica.
“En cualquier tipo de misión científica, tendrás una lista de objetivos, cada uno con su propio conjunto de pasos y una cantidad limitada de tiempo para lograrlos. Y así, Iglesia “Trabajamos en automatizar eso”. Iglesia es el apodo de uno de los muchos algoritmos que intervienen en la planificación automatizada de misiones del equipo. A él se suman otros algoritmos, todos ellos con nombres de personajes de Star Trek, conocidos colectivamente como Empresacada uno responsable de diferentes aspectos de la planificación de una misión y adaptándose activamente a los nuevos parámetros de la misión.
El Dr. Richard Camilli explica más detalladamente: “Básicamente, tenemos científicos a bordo del barco que alimentan políticas a estos planificadores automatizados. [The planners] “Luego se toman esas políticas más la información histórica, el contexto oceanográfico y la nueva información que transmiten los vehículos aquí y ahora; toman toda esa información y la combinan para construir una misión que llegue a los resultados científicos y que, al mismo tiempo, sea segura”.
Dr. Richard Camilli
Institución Oceanográfica Woods Hole
Bien, recapitulemos la historia hasta ahora: el sonar del barco y otros instrumentos crean un mapa general del volcán Kolumbo. Esa información, junto con los datos de misiones anteriores, se envía a EmpresaEl equipo de algoritmos de la NASA genera una misión para los planeadores. Los planeadores se despliegan y, utilizando sus sensores, proporcionan datos de mayor fidelidad sobre el área y transmiten ese conocimiento a la nave. Los planificadores de misión automatizados toman estos nuevos datos y revisan su plan de misión, clasificando los sitios potenciales de interés científico, que luego se transmiten a NUI, que llevará a cabo su propia misión para explorar estos sitios y, potencialmente, tomar muestras de cualquier cosa de interés.
Después de unos días en el barco, la rutina de ponerme mis botas con puntera de acero y mi casco de seguridad para caminar por la cubierta ha comenzado a convertirse en algo natural. Mis habilidades con el dron han mejorado mucho, ya que el campo magnético producido por el barco y sus instrumentos me obligaron a despegar y aterrizar manualmente, guiando cuidadosamente el dron dentro y alrededor de los muchos peligros del barco. Esta mañana, sin embargo, me han invitado a bajar del barco por primera vez para ver de primera mano cómo se despliegan los planeadores. Angelos Mallios, del equipo de planeadores, me conduce hasta las entrañas del barco, a las cubiertas inferiores, mientras llegamos a una puerta que se abre al exterior del barco, con las olas lamiendo a unos dos metros más abajo. Una zodiac se detiene en la puerta y descendemos por una escalera hasta el pequeño bote.
Mientras tanto, el resto del equipo de planeadores se encuentra en la cubierta principal del barco, levantando los planeadores con una gran grúa motorizada y bajándolos a la superficie del agua. El equipo de la zodiac se acercó para separar el planeador y colocarlo de forma segura en el mar, mientras yo sumergía una cámara de acción montada en un monópode dentro y fuera del agua para capturar el proceso. Sin que yo lo supiera en ese momento, estas se convertirían en algunas de mis imágenes favoritas del viaje, la luz del sol bailando sobre la superficie de las olas, mientras los planeadores flotaban y se sumergían debajo.
La radio de Angelos empezó a sonar. Eric Timmons estaba a bordo del barco listo para ordenar a los planeadores que comenzaran con el plan de misión asignado por EmpresaPasó un momento y la aleta amarilla del planeador se sumergió bajo la superficie del agua y desapareció.
Al día siguiente, llegó el momento de ver a la estrella del espectáculo en acción; el equipo de la expedición estaba listo para desplegar la mencionada bola de demolición de 5000 libras, NUI. Los planeadores habían estado explorando el área circundante día y noche, utilizando su conjunto de sensores para detectar áreas de interés científico. Dado que esta misión consiste en buscar vida, los planeadores saben que las áreas más cálidas podrían indicar actividad de respiraderos hidrotermales; un verdadero punto caliente para la vida en las profundidades del océano. Iglesiajunto con el algoritmo del planificador científico, Spockdeterminó una lista de posibles candidatos que se ajustaban exactamente a esa descripción.
“Siempre hay un poco de tensión en las operaciones: ¿vas a lanzarte a una zona que no se ha estudiado y posiblemente regreses sin nada? ¿O vas a un sitio que conoces y tratas de entenderlo un poco más, ese tipo de avance gradual?” El Dr. Camilli hace una pausa para tomar un rápido trago de agua con gas después de un largo día de operaciones de buceo, mientras relata un momento en la sala de control ese mismo día. Todos los científicos a bordo de esta expedición son extremadamente hábiles y conocedores, y esta misión les pide que dejen de lado sus instintos y sigan las sugerencias de los algoritmos informáticos; una píldora difícil de tragar para algunos.
“Nos quedamos con el Spock “El programa dio grandes resultados y todos los científicos se sorprendieron con lo que vieron. El primer sitio que visitamos fue espectacular. El segundo sitio que visitamos fue espectacular. Cada uno de los cinco sitios que identificó como interesantes lo fue, y cada uno de ellos lo fue de una manera diferente; entornos totalmente diferentes”.
En este caso, lo interesante fue quedarse corto. Mientras el equipo de la expedición y yo nos apiñábamos en la sala de control del barco para mirar las imágenes de las cámaras transmitidas por la NUI, ahora totalmente desplegada en el fondo marino, varias personas dejaron escapar un grito ahogado. Las burbujas llenaban el monitor mientras las fumarolas activas, los respiraderos activos del volcán, vertían calor y un fluido rico en sustancias químicas en el agua. Gruesas esteras microbianas cubrían la roca circundante y formas de vida multicelulares salpicaban el paisaje. El equipo de la expedición había encontrado un respiradero hidrotermal activo y la vida prosperaba a su alrededor.
RECUERDOS DEL FONDO DEL OCÉANO
“Nunca había visto algo así antes”, recuerda Casey Machado, líder de la expedición y piloto principal de Nereid Under Ice (NUI). Casey está sentado en una silla de oficina rodeado de monitores brillantes, con un joystick en la mano izquierda y un controlador de juegos en la derecha. Como NUI es un ROV híbrido, se puede controlar manualmente desde el barco por control remoto o recibir instrucciones autónomas del Empresa planificadores de misiones. Hoy, el equipo planea realizar misiones controlar anualmente la NUI para recuperar muestras del primer sitio de interés.
El NUI es un vehículo de aspecto extraño. Solo una pequeña sección de su carrocería es estanca, donde se encuentran muchos de sus componentes críticos. El resto está bastante abierto y, al llegar al primer sitio recomendado por Spock, la parte delantera del ROV abre sus puertas dobles delanteras para revelar un brazo manipulador con múltiples articulaciones, un equipo de cámara estereoscópica y otros instrumentos. Inmediatamente me recuerda a la misión del transbordador espacial para reparar el telescopio espacial Hubble, que tenía un mecanismo similar.
Casey maniobra hábilmente cada articulación del brazo para acercarse a una roca cubierta de esteras microbianas. El extremo del brazo de NUI está equipado con dos instrumentos de muestreo: un mecanismo de agarre con forma de garra y una manguera similar a una aspiradora llamada «pistola de succión». El extremo del brazo se retuerce y gira mientras Machado lo alinea con la roca, y finalmente lo abre y lo cierra alrededor del objetivo. Con un tirón suave, la roca se suelta y con unas cuantas manipulaciones más cuidadosas la coloca delicadamente en el depósito de muestras de NUI. Choco los cinco, que Casey devuelve con indiferencia como si toda la tarea fuera nada.
En este punto, el equipo de expedición ha recolectado docenas de muestras y ha logrado múltiples hitos de ingeniería, suficientes para llenar años de artículos científicos, pero están lejos de haber terminado. Una verdadera misión a un mundo oceánico tendrá que ser sin piloto, como explica el Dr. Gideon Billings del MIT: «Necesitan operar sin ninguna intervención humana. Necesitan ser capaces de comprender la escena a través de la percepción y luego tomar una decisión sobre cómo quieren manipularla para tomar una muestra o lograr una tarea».
Gideon se sienta en la sala de control a la izquierda de la estación de pilotaje, trabajando junto a Casey mientras se preparan para demostrar las capacidades de muestreo automático de NUI. La pantalla de su computadora portátil muestra un modelo 3D en vivo de la nave, con las puertas abiertas y el brazo extendido. Alrededor de la nave se proyecta una reconstrucción 3D, o nube de puntos, del fondo marino creada a partir del par de cámaras estéreo montadas dentro del vehículo. De manera similar a cómo nuestros cerebros toman las dos señales visuales de nuestros dos ojos para ver en tres dimensiones, un par de cámaras estéreo usa dos cámaras para lograr el mismo efecto. Al hacer clic en el modelo y mover su posición en el software, NUI realiza la misma acción a miles de metros bajo el océano.
“Eso es autonomía compartida, donde podrías imaginar a un piloto indicando una pose deseada
«Para que el brazo se mueva, pero luego un planificador toma el control y propone la ruta que el brazo debe seguir para alcanzar ese objetivo. Y luego, el piloto básicamente presiona un botón y el brazo sigue esa ruta».
A lo largo de varias inmersiones, Gideon probó varias técnicas de muestreo, dirigiendo el brazo manipulador para que usara su dispositivo en forma de garra para agarrar diferentes herramientas y realizar una variedad de tareas. “Pudimos proyectar la nube de puntos en esa escena y luego ordenar al brazo que agarrara un núcleo de empuje y lo moviera a una ubicación dentro de esa reconstrucción 3D. Verificamos que esa ubicación coincidía. Eso demostró la viabilidad de un sistema autónomo”. Esta victoria aparentemente pequeña es un gran paso hacia la exploración de planetas más allá de la Tierra. Desde esta expedición, el equipo de ingeniería no solo ha mejorado este sistema de autonomía compartida, sino que también ha implementado una interfaz de lenguaje natural, que permite al usuario usar su voz normal para dar órdenes al ROV, difuminando aún más las líneas entre la realidad y la ciencia ficción.
No puedo evitar envidiar la vida de quienes eligieron hacer del océano su lugar de trabajo. El tiempo que pasé con oceanógrafos me hizo cuestionar todas mis decisiones de vida; claramente ellos sabían algo que yo no sabía.
Observar el amanecer cada mañana, escudriñar las oscuras profundidades del mar y descubrir los secretos de la última frontera de la Tierra son parte de un día de trabajo para el Dr. Richard Camilli y su equipo de intrépidos exploradores.
Mirar Nuestra Tierra extraterrestre y Los volcanes submarinos de Santorini, Grecia en NASA+ y sigue la historia completa de esta increíble expedición.
