建造外星潛水艇的第一步_風聞

　　翻譯：王婧彧

　　校對：王茸 張硯斌 楊伯順

　　審閲：牧夫校對組

　　後台：庫特莉亞夫卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

　　正在按照2019年的部署降落的“俄耳甫斯”號

　　Credit: Evan Kovacs

　　譯者注：俄耳甫斯是希臘神話中用琴聲戰勝海妖獲取金羊毛，並穿越幽冥尋找妻子的音樂天才。

　　科學家們即將測試一項新的深海探索技術，這種技術未來能夠在木衞和土衞的地下海洋中尋找生命。這是NOAA (美國大氣和海洋局, National Oceanic and Atmospheric Administration)在船上進行的為期兩週的演示考察中的一項。

　　這個新的水下儀器叫做“俄耳甫斯”號(Orpheus)，它藉助於NASA的JPL（噴氣動力實驗室，Jet Propulsion Laboratory）為“毅力”號火星車和“靈巧”號直升機設計的自主導航軟件。這艘由WHOI (伍茲霍爾海洋研究所, Woods Hole Oceanographic Institution)製造的迷你潛水艇的主要任務就是拓寬人類對海洋最深區域——超深淵帶(hadal zone)的認識。

　　JPL的機器人專家羅素•史密斯(Russel Smith)在5月5號的線上發佈會上介紹説，超深淵帶的溝谷深達6千至1萬1千米，這種環境帶來的挑戰與其它行星上儀器所經受的十分類似。

　　毅力號的經驗

　　史密斯表示，地球的深海和太空探索有很多相似之處。比如，需要大量工程設計來解決通信數據受限以及機械自動化的問題，同時還要適應有挑戰性的環境條件。

　　為了在黑暗、未知的深度運動，“俄耳甫斯”號將會藉助NASA為火星2020任務設計的TRN技術 (地面相對導航技術, Terrain Relative Navigation)。這項技術幫助了“毅力”號在2月18日成功降落在傑澤羅隕石坑，並指引“靈巧”號完成了歷史性的飛行。

　　史密斯負責研究“毅力”號、“靈巧”號和“俄耳甫斯”號上的軟件。他介紹説，地面相對導航技術通過相機四面觀察並辨認出環境中的主要特徵。這個儀器就利用這些特徵進行導航。就像你走進了客廳然後看到了沙發和電視，機器人也是這麼做的。

　　2018年，JPL的工程師羅素•史密斯(Russel Smith)和WOHI的工程師莫莉•科倫(Molly Curran)在“俄耳甫斯”號的第一次下潛前調整相機。

　　Credit: Ken Kostel 

　　在深海尋找生命

　　在5月14-27日為期兩週的NOAA“歐凱納斯”號輪船上的演示中，儘管“俄耳甫斯”號還沒下潛到最後的深度，但它會全力以赴。這艘無人迷你潛艇將會全天不間斷工作，在輪船從佛羅里達州卡納維拉爾角到弗吉尼亞州諾福克的航行途中繪製海牀地圖。這艘自動駕駛潛艇還會測試eDNA（新型環境DNA，novel environmental DNA）技術，這種技術能夠從水和土壤中獲得生活其中的生物DNA樣本。

　　WHOI的深海生物學家蒂姆•山克(Tim Shank)是這項任務的首席科學家，他希望“俄耳甫斯”號能夠打開深海探測的新篇章，並且能揭示壓力為海平面一千多倍的神秘世界的秘密。

　　山克在發佈會上説道：“我們知道超深淵帶有極其多的有機物質和生物多樣性，那裏的生物體需要獨特的適應能力從而在高壓環境下生存。但是，至今我們還從沒有儀器去過那裏。”

　　“俄耳甫斯”號的前任“涅柔斯”號的不幸命運證明了深海探測的艱難。在2014年，它在新西蘭附近的克馬德克海溝9990米處由於每平方釐米2860千克的高壓而內爆了。

　　立方星方法

　　“涅柔斯”號的失敗讓山克和他的同事們重新思考探索超深淵帶的方法。他們把“俄耳甫斯”號設計得比WHOI之前的深海探測器更小更便宜。

　　“俄耳甫斯”號重約250千克，是“涅柔斯”號的十分之一。這個兩米長的迷你潛水艇造價約200萬美元，是“涅柔斯”號的四分之一。利用WHOI描述的立方星方法，更快更低價地發展新技術，不僅能讓科學家們在失敗時替換儀器，還能建立起一整個探索艦隊。

　　山克表示，他們的大目標是擁有一個儀器網，比如説12個儀器，以及基站。這些儀器會相互交流彼此的位置、在幹什麼以及在採集什麼樣品。

　　這個自動潛水艇將會在海牀上馳騁，拍攝高像素的海牀照片並被轉換為3D地圖，它還會尋找生命的痕跡。

　　位於木衞二歐羅巴緻密冰殼下的潛水艇承受的壓力將會與在超深淵帶的十分接近

　　Credit: NASA//JPL-Caltech/SETI Institute

　　下一站:木衞二

　　但是，山克已經開始關注太陽系其它星球的海洋了，比如説木衞二和土衞二的。實際上，在發佈會上，山克指出，木衞二冰殼下方12千米處的壓力和超深淵帶最深處的壓力相近。此外，“俄耳甫斯”號測試的DNA傳感器對於在海洋覆蓋的衞星上尋找微生物來説，將會十分有用。

　　地球上的超深淵帶會帶來在木衞二上的相似體驗。“俄耳甫斯”號正在相同的深度工作，因此，我們將它作為儀器和傳感器的試驗場是很合理的。我們將會學會怎樣導航，怎樣自動操作。

　　山克補充説，通過與海洋探索團隊的合作，NASA能夠利用現成的知識和經驗，而不必從頭再來。

　　20世紀70年代發現的熱泉附近豐富的生態系統改變了生物學家們對於生命所需環境的觀念。海洋覆蓋的衞星上會不會也有着類似的生態系統呢？

　　Credit: NOAA

　　向太空進發

　　史密斯説，NOAA和WHOI有許多探索地球海洋的經驗，而地球的海洋正是探索其它星球海洋很好的試驗場。雙方團隊經驗可以互補。並且，他們通過合作迅速建好了儀器，避免自己再走彎路，加速研製地球深潛器和未來海洋星球探測器。

　　由於體型嬌小，“俄耳甫斯”號起了一個很好的帶頭作用，為研製出適合探索其它海洋星球的迷你潛水器進行了良好的奠基。但是，要讓這項技術適合星際旅行，還需要將它的體型減少至少十分之一。

　　將又重又大的物體發射到宇宙中十分昂貴，所以任何東西都要儘量變小。山克告訴我們，“我們還會確保電子設施能夠抵擋住宇宙射線的攻擊，因為在那些衞星上沒有大氣層的保護。”

　　令人期待的熱泉

　　山克表示，如果在木衞二或土衞二上發現了生命他不會吃驚。1977年深海熱泉的發現徹底改變了生物學家們對於地球上生命的看法。這些海牀上的裂縫位於海面下幾公里處。它們釋放高温並富含礦物的水，滋養了一個擁有獨特微生物、軟體動物和魚類的繁榮的生態系統。這些生態系統在沒有陽光的情況下生存了下來。不同於光合作用，熱泉周圍的微生物通過分解沉降到海牀上的富含碳的分子來製造其它生物賴以生存的有機物。

　　山克説：“我想不出這種環境在木衞二上不存在的原因。生物所需要的只是一個温暖的星球內核，行星引力已經提供了這個條件。行星引力的拉伸和壓縮，使衞星的海牀產生裂縫，液體流入並被海牀的運動加熱。一旦有了岩石、熱源和熱水，就有微生物存在。”

　　原文鏈接：

　　https://www.space.com/orpheus-ocean-autonomous-submarine-europa-technology

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來源：網絡