Misión del equipo visitante en la Antártida: cuevas de hielo cerca de un volcán activo en la Antártida

En 2017, un investigador de robótica del JPL probó nuevas tecnologías en cuevas de hielo cerca de un volcán activo en la Antártida. El Monte Erebus se encuentra en el fin de nuestro mundo y proporciona una puerta de entrada a otro.

Es el volcán activo más austral de nuestro planeta y se eleva a 3.794 metros (12.448 pies) sobre la isla Ross en la Antártida. Las temperaturas de la superficie están muy por debajo del punto de congelación la mayor parte del año, pero eso no impide las visitas de los científicos: el Erebus es también uno de los pocos volcanes del mundo con un lago de lava expuesto. Puedes mirar por encima del borde del cráter principal y mirar directamente hacia él.

También es una buena alternativa a un mundo alienígena congelado, del tipo al que la NASA quiere enviar robots algún día. Es por eso que Aaron Curtis, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, pasó diciembre explorando cuevas de hielo debajo del volcán. Durante varias semanas, probó la robótica, una tecnología de mapeo y perforación asistida por computadora que algún día podría ayudarnos a comprender los mundos helados de nuestro sistema solar exterior.

Esta fue la séptima visita de Curtis al Monte Erebus, que realizó en nombre del JPL y el Observatorio del Volcán Monte Erebus. Viajó con varios colegas que estudiaban desde la edad de las rocas hasta la composición de los gases que emanan de un lago de lava.

Los mundos oceánicos como Europa serían ciertamente más exóticos que Erebus. Las temperaturas en Europa están a cientos de grados bajo cero; Su hielo es ciertamente diferente al hielo de la Tierra; Su superficie está bañada por la radiación de Júpiter.

Pero existen algunas similitudes que hacen de Erebus un buen campo de pruebas para tecnologías futuras.

«Creemos que algunas de las características de estas cuevas son similares a las que se podrían ver en una luna como Europa», dijo Curtis.

Aaron Curtis, investigador postdoctoral del JPL, contempla la caldera del Monte Erebus, un volcán activo en la Antártida. Crédito de la foto: Dylan Taylor. Ver más grande

Belleza congelada

Para los antiguos griegos, Erebus era una puerta de entrada al inframundo. Es un nombre apropiado: los científicos han descubierto que el Monte Erebus tiene su propio inframundo, aunque de una belleza impresionante.

Los gases del volcán han excavado enormes cavernas llenas de bosques helados y techos helados que parecen catedrales. El calor de Erebus mantiene calientes las cuevas (aproximadamente 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius)) y empuja los gases calientes fuera de los respiraderos hacia la superficie, donde se congelan en las torres, dijo Curtis. En el interior de las cuevas, la mezcla de aire frío y caliente forma «chimeneas» de hielo que llegan hasta el suelo.

Mientras cursaba su doctorado en el Instituto de Minería y Tecnología de Nuevo México, Curtis escribió su tesis sobre la formación de estas cuevas. En los últimos años, los científicos también han descubierto una variedad de organismos microscópicos que viven dentro de ellos, afirmó. Estos extremófilos, como se les llama, sugieren que la vida puede ser posible en planetas distantes con sistemas de cuevas similares.

Aaron Curtis, investigador postdoctoral del JPL, en una de las cuevas de hielo del monte Erebus. Crédito de la foto: Dylan Taylor. Ver más grande

Herramientas de luna de hielo

Curtis se unió al Grupo de Robótica para Ambientes Extremos del JPL en 2016, donde los ingenieros desarrollan máquinas inteligentes que pueden escalar, lanzarse y navegar a través de terrenos difíciles.

Aaron Barnes, director del Laboratorio de Prototipos de Robótica, dijo que el Monte Erebus ha servido como un buen campo de pruebas para algunos de los robots y herramientas en desarrollo. Cuando un miembro del grupo realiza una investigación de campo, a menudo prueban el trabajo de los demás. Es parte de los modelos de diseño rápido que guían los esfuerzos del grupo.

«Las pruebas de campo muestran cosas que son difíciles de aprender en el laboratorio», dijo Parness. «Estamos aprovechando esas oportunidades. Incluso si un prototipo no está listo para funcionar perfectamente, eso no significa que no esté listo para enseñarnos lecciones sobre cómo mejorar la próxima iteración».

Curtis probó varios proyectos únicos en el Monte Erebus. Estaba el Ice Screw End Effector (ISEE), un tipo de barrena para hielo diseñada para los «pies» de un robot trepador llamado LEMUR. El taladro permitirá que el lémur se adhiera a las paredes, extrayendo muestras de hielo con cada paso. Es posible que diseños futuros puedan verificar la presencia de signos químicos de vida dentro de estas muestras.

El ISEE no ha visto muchas pruebas de campo antes de este vuelo, solo hielo creciendo dentro del congelador del JPL.

«Estamos tratando de identificar en qué tipo de hielo está trabajando esta perforación», dijo Curtis. Añadió que el hielo puede ser plástico o frágil dependiendo de las diferencias de densidad, humedad y otros factores. Las cuevas de hielo debajo de Erebus demostraron tener concentraciones de aire mucho más altas de lo esperado: «Las diferencias involucradas pueden ser como intentar trepar por un malvavisco o por un metal ligero».

Se realizó otra prueba con PUFFER, un robot inspirado en el origami que puede sentarse plano mientras está almacenado e “inflarse” para explorar un área más amplia. He conducido extensamente PUFFER por el JPL, en Arroyo Seco en Pasadena y en otros entornos desérticos, pero no sobre hielo. Curtis movió el robot utilizando ruedas para nieve de nuevo diseño, que tienen una superficie ancha y plana.

Otra herramienta que podría resultar útil para futuros exploradores es el sensor de luz estructurado utilizado para crear mapas de cuevas en 3D. Jeremy Nash y Renaud Detri del JPL proporcionaron el sensor, que se basa en visión por computadora para mapear el interior de la cueva.

El hielo es un material sólido para el modelo 3D, en gran parte porque es altamente reflectante, dijo Curtis. La luz tiende a rebotar en su superficie, lo que dificulta que la computadora lea esos datos y reconstruya el espacio.

«El hielo brilla y los cristales brillantes se ven diferentes desde cada ángulo», dijo Curtis. «Es como un salón de espejos».

Un helicóptero transporta suministros al campamento Lower Erebus Hut, ubicado a 11.000 pies. El campamento se considera la principal base de operaciones donde trabajan los científicos. Crédito de la foto: Dylan Taylor. Ver más grande

Ciencia de aventuras

No se equivoque: un viaje de investigación al Monte Erebus no es exactamente unas vacaciones.

Curtis y sus colegas se toparon con tres grandes tormentas de nieve durante su viaje, cada una de las cuales duró aproximadamente una semana. Esto provocó retrasos en los viajes cuando los helicópteros no pudieron garantizar el paso seguro.

El equipo también se enfrentó a la energía limitada en un área que ve seis meses de noche, bloqueando la luz solar de las células solares. Las turbinas eólicas en un volcán son la forma más común de energía, aunque tienen sus propios desafíos: la escarcha se acumula en las aspas, lo que hace que vibren hasta convertirse en pedazos.

Pero es difícil dejar pasar la oportunidad de realizar investigaciones en un lugar tan desolado e impresionante.

«Cuando huelo sulfuro de hidrógeno con un aire a -25 grados Celsius, no hay ningún lugar en el que preferiría estar», dijo Curtis.

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