Os nossos oceanos cobrem mais de 70% da superfície da Terra, mas mais de 80% deles permanecem inexplorados. Na verdade, diz-se muitas vezes que sabemos mais sobre a superfície de Marte e da Lua do que sobre o fundo do mar do nosso próprio planeta.

A NASA está numa missão para mudar isso. A agência espacial norte-americana está a explorar as profundezas do oceano em busca de pistas para o que os oceanos de outros planetas podem parecer, e a ultrapassar os limites da ciência e da tecnologia num dos ambientes mais extremos do nosso planeta. É uma missão cheia de surpresas, perigos e um risco significativo de implosão. A esperança é que as descobertas subaquáticas desvendam alguns dos mistérios do espaço e testem alguns dos equipamentos e experiências necessárias para missões noutros pontos do sistema solar. As profundezas do oceano da Terra são surpreendentemente semelhantes a algumas das condições que a NASA espera encontrar noutros mundos do nosso sistema solar. Podem até fornecer pistas para onde os cientistas devem procurar vida extraterrestre. As partes mais profundas dos oceanos da Terra são conhecidas como a zona hadal. Nomeado em homenagem a Hades, o deus grego do submundo, é um lugar proibido digno do seu nome. Composta por poços e bacias profundas, estende-se por 11 km abaixo da superfície dos oceanos do mundo. Juntos, representam uma área de fundos marinhos equivalente à da Austrália. No entanto, poucos veículos podem sobreviver a um mergulho neste abismo escuro. É aqui que os cientistas da NASA, em parceria com a Woods Hole Oceangraphic Institution (WHOI), em Massachusetts, estão a tentar explorar e sondar os limites da vida na Terra. Nos últimos anos, os biólogos marinhos enviaram muitos “landers” equipados com sensores e câmaras que se despenharam no solo da zona hadal, onde fizeram medições.

Mas engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, estão a construir um novo veículo subaquático autónomo chamado Orfeus, nomeado em homenagem ao herói da Grécia antiga que viajou de um lado para o outro entre o submundo, para mapear as profundezas mais inacessíveis. Utilizando tecnologia de navegação visual semelhante à do Perseverance Mars rover da NASA, Orfeus usa câmaras altamente sensíveis para identificar formações rochosas, conchas e outras características do fundo do oceano para fazer mapas tridimensionais pontilhados com marcos (ou talvez marcos subaquáticos). Isto permite que o robô se oriente e reconheça lugares onde já esteve, mas também deve ajudá-lo a lançar uma nova luz sobre a biodiversidade deste ambiente hostil. “Orfeu é um veículo de acesso”, diz Tim Shank, um biólogo de águas profundas que lidera o programa de exploração hadal da OMS. “Se funcionar, não há lugar no oceano onde não se possa ir.” Esta não é a primeira vez que Shank tenta alcançar as profundezas escuras da zona hadal. Em 2014, o antecessor de Orfeu, Nereus, foi enviado para o Poço kermadec, que fica no nordeste da Nova Zelândia. O veículo subaquático implodiu a uma profundidade de cerca de 10 km, provavelmente devido à imensa pressão. “Após 12 horas, vimos que surgiu em pequenos pedaços”, disse Shank, acrescentando que a perda de Nereus os fez repensar o seu método de explorar o mar profundo. Do tamanho de um quad e pesando cerca de 250 kg, Orfeu foi projetado para ser muito mais leve, menor e mais barato do que os veículos subaquáticos anteriores. Espera-se também que seja mais ágil, permitindo-lhe penetrar trincheiras e respiradouros no fundo do mar que nunca foram explorados antes.

Europa na Terra

Durante muito tempo, os biólogos marinhos pensaram que a vida na zona hadal era impossível, mas quando os submersíveis do mar profundo começaram a aventurar-se na área na primeira metade do século XX, tornou-se claro que a vida poderia prosperar lá. Mas ainda acreditava-se que todos os organismos vivos eram apoiados por uma cadeia alimentar, finalmente alimentada pela fotossíntese. Plantas, algas e algumas bactérias marinhas em águas superficiais convertem a energia do sol em açúcares que armazenam na sua matéria orgânica. Isto é então comido por herbívoros, que por sua vez são comidos por animais carnívoros. Os cientistas estavam convencidos de que os organismos no fundo do oceano sobreviveram graças à matéria orgânica morta – carcaças de animais, fezes e a queda constante de outros detritos orgânicos ou “neve marinha” que deriva do céu. Mas pensava-se que não havia comida suficiente para sustentar as criaturas marinhas e que as áreas mais profundas ainda eram escuras e frias para a vida. Mas essa perceção das profundezas do oceano mudou em 1977, quando uma equipa de pesquisa dos EUA lançou um veículo operado remotamente a 2.440 m no Oceano Pacífico. O veículo foi enviado para tirar imagens de fontes hidrotermais, onde o calor da atividade vulcânica se infiltra no fundo do oceano. Para sua surpresa, os cientistas descobriram ecossistemas dinâmicos em torno das chaminés, repletos de organismos marinhos como caracóis translúcidos e anfíbios, pequenos crustáceos semelhantes a pulgas, que nunca tinham sido vistos antes.

“Com esta descoberta, deparámo-nos com um novo modo de vida na Terra”, diz Shank. “São animais que não precisam de luz solar direta… vivem de produtos químicos do fundo do mar.”

Os cientistas ficaram perplexos: como é que as espécies na zona hadal sobreviveram a uma pressão tão esmagadora?

“A pressão é de 25.000 kg por polegada quadrada”, diz Shank. “É tão intenso que as células individuais de um animal seriam esmagadas.”

Desde o primeiro avistamento em 1977, os cientistas descobriram que os organismos que vivem a tais profundidades se adaptaram a nível celular para sobreviverem lá, diz Shank.

As criaturas na zona hadal, como crustáceos anfápodes gigantes e peixes de caracol, possuem enzimas chamadas piezolytes (do “piezin” grego que significa pressão), que impedem que as suas membranas celulares e proteínas sejam esmagadas por uma pressão extremamente alta. Piezolytes contraria a pressão aumentando o espaço que as proteínas ocupam dentro das células do corpo para contrabalançar o peso da água à sua volta. “É como plantar os pinos de uma tenda”, diz Shank. apenas para sobreviver, mas também para prosperar num ambiente tão opressivo, levanta questões importantes para os biólogos que olham para além dos limites do nosso próprio planeta: poderiam estes organismos ser encontrados noutros mundos oceânicos?

Sob a superfície gelada de Europa, a lua de Júpiter é um oceano de água salgada estimado em 60 a 150 km de profundidade e contendo o dobro da água que todos os oceanos da Terra combinados. A luz solar não penetra sob a espessa camada de gelo de Europa, que é atravessada com rachaduras e fraturas. Sob a crosta gelada, a pressão é comparável à da zona hadal.

“Aqui temos europa na Terra”, diz Shank. “Não vejo como poderíamos fazer a exploração em Europa, até fazê-lo na Terra.”

Um robô capaz de explorar a zona hadal da Terra poderia fazer o mesmo numa lua congelada a 628,3 milhões de milhas (390,4 milhões de milhas) de distância.

“O fundo do mar é um ótimo candeeiro de teste para desenvolvermos a tecnologia que precisamos para completar com sucesso uma missão a um desses mundos oceânicos”, diz Russell Smith, engenheiro do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, que faz parte do edifício da equipa Orfeus.

No entanto, um robô que opere no espaço ou nas profundezas do oceano deve ser totalmente autónomo. “O robô precisa de ser capaz de tomar decisões”, diz Smith, referindo que o objetivo é que Orfeu seja capaz de detetar e classificar o ADN ambiental e os produtos químicos na água, bem como trazer amostras do fundo do oceano. Construir um robô para a zona de hadal é um verdadeiro desafio, diz ele. Orfeus deve resistir a uma pressão intensa e a temperaturas extremas – a água na zona hadal é um pouco acima do ponto de congelação, mas nas aberturas hidrotermais as temperaturas podem atingir os 370 °C. “Desenvolver um veículo que vai sobreviver é muito difícil”, diz Smith. “Você precisa de paredes muito grossas para evitar que a electrónica seja esmagada ou molhada.” Orfeus é parcialmente construído de espuma sintática, um material flutuante composto por esferas de vidro microscópicas definidas numa resina epoxy. A espuma usada em Orfeus provém de restos de materiais produzidos para o Deepsea Challenger do realizador James Cameron, que desceu ao fundo da Fossa das Marianas no Pacífico Ocidental em 2012.

Como está escuro à noite nas profundezas do oceano, Orfeu está equipado com uma enorme lanterna. Se a luz ficar acesa o tempo todo, a bateria do robô drena rapidamente, deixando-a encalhada nas profundezas esmagadoras. Para poupar energia, Orfeu entrará em modo de baixa potência quando não estiver a recolher imagens ou amostras, diz Smith.

Missão à Lua

Em 2017, a NASA lançou o analógico Ciência e Exploração Biogeoquímica Subaquática, também conhecida como Subsea, para reunir os campos da exploração espacial e oceânica. Até à data, realizaram duas missões com veículos operados remotamente a fontes hidrotermais no Oceano Pacífico. A atividade vulcânica em torno do Mar de Lō’ihi, a cerca de 30 km da costa do Havaí, e da Crista Gorda, a 120 km da costa dos EUA onde a Califórnia e o Oregon se encontram, seria semelhante ao que se pode encontrar nos mundos oceânicos da Europa e Enceladus, a lua de Saturno. Em 2023, a NASA enviará um robô em busca de gelo aquático no polo sul da nossa Lua.

“Todo o projeto foi baseado em encontrar áreas no nosso oceano profundo que tinham uma analogia muito boa com o que se prevê ser ativo em lugares como Enceladus”, diz Darlene Lim, geobióloga da NASA que dirige o programa Submarina e prepara astronautas para a exploração da Lua e do espaço profundo. Os cientistas usaram as duas missões submarinas para entender melhor a geologia e química destas chaminés e a vida nelas.

“Estes respiradouros são muito inofensivos”, diz Lim. “É preciso olhar com muita aguçada para a mudança de temperatura da água que sobe do solo e interage com a água do mar muito fria. Só este ato é muito valioso para a forma como poderíamos antecipar a exploração de alguns destes mundos oceânicos no nosso sistema solar.”

Embora ainda faltem décadas até que os robôs sejam enviados para Europa e Enceladus, os cientistas da NASA já estão a aplicar o que aprenderam com a exploração em águas profundas para missões espaciais. Em 2023, a NASA enviará um robô em busca de gelo aquático no polo sul da nossa Lua. A missão, conhecida como Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, ou Viper, vai estudar gelo perto da cratera lunar Nobile na esperança de que possa ser explorada como um recurso para combustível de foguetes ou água potável. Embora não funcione debaixo de água, um rover movendo-se na Lua enfrentará muitos dos mesmos desafios técnicos.

“Tiramos todas as lições do Submar e aplicamo-las ao Viper”, diz Lim, que é também o vice-líder científico do projeto Viper. O objetivo do programa submarina era assegurar que os cientistas atingissem os seus objetivos de investigação em condições extremamente difíceis, tanto do ponto de vista das comunicações como do ponto de vista tecnológico.

Do ponto de vista operacional, a exploração oceânica e espacial também tem muito em comum. Em ambas as áreas, os robôs são enviados para explorar ambientes perigosos que os humanos não conseguem alcançar, com o apoio de equipas de cientistas remotos. Mas este projeto também pode ajudar a preparar astronautas para controlar equipamentos robóticos a partir de uma base lunar no futuro. Menos de 10 cientistas foram para o mar para a missão submarina e trabalharam com um grupo maior de colegas em terra. Para a missão Viper, uma equipa operará o rover na Terra em tempo real e terá que analisar os dados e tomar decisões muito rapidamente. A comunicação eficaz é essencial durante estas missões, diz Zara Mirmalek, uma cientista social da NASA, que ajuda os cientistas a prepararem-se para explorar ambientes extremos e tem trabalhado nos programas Submar e Viper.

Para a exploração em alto mar, os cientistas devem mudar constantemente as suas decisões, dependendo das condições do oceano, do tempo e da salinidade. “Sabes que vais ter menos tempo do que esperavas”, diz Mirmalek. “É muito mais difícil trabalhar nas profundezas do oceano porque as condições são muito difíceis para a tecnologia.”

Durante as missões espaciais, a comunicação é extremamente limitada, explica Mirmalek. Para se preparar para as condições espaciais, Mirmalek limitou os cientistas do Submares a comunicarem-se uns com os outros apenas uma vez por dia. “Não houve nenhum fracasso — atingiram todos os seus objetivos de investigação”, diz ela.

“Tudo o que aprendemos ao trabalhar com a comunidade oceanográfica foi inestimável, realmente inestimável, para nos ajudar a ter confiança no processo que usamos para projetar as nossas operações científicas para o Viper”, diz Lim. Mas tal como as missões fora do nosso planeta, as que estão a decorrer no fundo dos oceanos permitem que a humanidade olhe para a Terra de uma nova forma. Embora a NASA diga que as suas explorações oceanográficas resultaram em “milhares” de descobertas científicas, também fornecem informações que podem revelar-se vitais se esperamos continuar a viver num mundo com oceanos saudáveis. Precisamos de compreender os nossos ambientes oceânicos se quisermos salvá-los”, diz Laura Lorenzoni, cientista do Programa de Biologia e Biogeoquímica Oceânica da Direção de Missão Científica da NASA. 

“Isto é essencial para a vida na Terra, e as medições sustentadas que a NASA fez, e continua a fazer, são fundamentais para garantir o uso sustentável dos nossos recursos oceânicos”, acrescenta. Isto significa que em todas as fases de exploração de outros mundos, aprendemos um pouco mais sobre algumas das partes mais inexploradas do nosso planeta azul.

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