Os oceanos da Terra são – tal como o espaço – uma fronteira largamente inexplorada. Relativamente poucos humanos exploraram ambos os locais, utilizando equipamento especializado de suporte à vida. Ao contrário do espaço, porém, os oceanos também possuem outros seres que podem explorá-los: as águas-vivas. Eles podem ir para lugares subaquáticos onde os humanos nunca poderão ir. Isso os torna candidatos interessantes para a exploração autônoma dos oceanos.

Jahn Dabiri, pesquisador da Caltech, está modificando essas criaturas para criar águas-vivas robóticas biohíbridas. Essas geleias ciborgues fazem o que fazem desde tempos imemoriais: nadar, comer, picar e procriar. Mas, com algumas melhorias – incluindo um pequeno pacote de eletrônicos e um chapéu protético – esses pequeninos agora têm capacidades aprimoradas de natação. A ideia é usar as águas-vivas ciborgues como robôs coletores de dados. Eles nadarão no oceano para coletar informações sobre temperaturas, níveis de oxigênio e salinidade. As alterações climáticas afectam todos estes factores. Isto é importante à medida que procuramos compreender como a acumulação de dióxido de carbono pode afetar os oceanos.

“É bem sabido que o oceano é fundamental para determinar o nosso clima presente e futuro em terra e, no entanto, ainda sabemos surpreendentemente pouco sobre o oceano, especialmente longe da superfície”, disse Dabiri. “Nosso objetivo é finalmente mover essa agulha, adotando uma abordagem não convencional inspirada em um dos poucos animais que já explora com sucesso todo o oceano.”

Recrutando medusas para resolver desafios de engenharia

Pode parecer um pouco estranho cooptar águas-vivas para a coleta de dados científicos, mas não é uma ideia nova. Essas criaturas inspiraram Dabiri a tentar criar um robô mecânico que nadasse como um. A ideia funcionou, mais ou menos. Mas o robótico nunca nadou tão bem quanto o real. Então, eventualmente, Dabiri decidiu, em essência, recrutar pessoas vivas para novas experiências.

Dabiri e colegas implantaram pela primeira vez marcapassos eletrônicos em águas-vivas para controlar sua velocidade de natação. Quando funcionou, eles acrescentaram um pedaço adicional à geleia, chamado de forebody. Parece um chapeuzinho que fica em cima do corpo da geleia. A equipe teve que fazer algum trabalho para adaptá-lo. Eventualmente, eles criaram um modelo que funciona com sensores e outros componentes eletrônicos.

“Assim como a ponta de uma flecha, projetamos corpos impressos em 3D para agilizar o sino do robô água-viva, reduzir o arrasto e aumentar o desempenho da natação”, disse Simon Anuszczyk, membro da equipe. “Ao mesmo tempo, experimentamos a impressão 3D até conseguirmos equilibrar cuidadosamente a flutuabilidade e manter as águas-vivas nadando verticalmente.”

Quão bem funcionou a água-viva ciborgue?

Depois de muita experimentação, a equipe estava pronta para testar seus parceiros ciborgues. Eles construíram um aquário de três andares no Caltech para os testes. Por que tão grande? “No oceano, a viagem de ida e volta da superfície até vários milhares de metros levará alguns dias para as águas-vivas, por isso queríamos desenvolver uma instalação para estudar esse processo em laboratório”, disse Dabiri. “Nosso tanque vertical permite que os animais nadem contra uma corrente vertical, como uma esteira para nadadores. Esperamos que a escala única da instalação – provavelmente a primeira esteira aquática vertical desse tipo – seja útil para uma variedade de outras questões de pesquisa básica e aplicada.”

Uma água-viva biohíbrida desce pelo tanque de três andares onde foram realizados os testes de natação. Crédito: Caltech

Os resultados são interessantes. Os testes mostraram que uma água-viva ciborgue carregando uma carga útil de instrumento nada até 4,5 vezes mais rápido do que uma água “nua”. E são criaturas resistentes que não parecem se importar nem um pouco com o trabalho. “As medusas são as exploradoras originais dos oceanos, alcançando os seus cantos mais profundos e prosperando igualmente em águas tropicais ou polares”, diz Dabiri. “Como eles não têm cérebro ou capacidade de sentir a dor, conseguimos colaborar com bioeticistas para desenvolver esta aplicação robótica biohíbrida de uma forma que tenha princípios éticos.”

O custo de uma água-viva ciborgue é bastante barato, em comparação com instrumentos oceânicos altamente caros. A despesa total chega a cerca de US$ 20 por água-viva, segundo Dabiri. Um navio de pesquisa com capacidades semelhantes pode custar mais de US$ 50 mil. É claro que as águas-vivas só foram testadas em áreas relativamente rasas. Para que as geleias sejam enviadas a maiores profundidades, há mais trabalho a ser feito em seus pacotes de instrumentos. “Ainda precisamos projetar o conjunto de sensores para suportar as mesmas pressões esmagadoras, mas esse dispositivo é menor que uma bola de softball, tornando-o muito mais fácil de projetar do que um veículo submarino completo operando nessas profundidades”, disse Dabiri. “Estou muito entusiasmado por ver o que podemos aprender simplesmente observando estas partes do oceano pela primeira vez.”

Geléias Ciborgues no Espaço?

O trabalho de Dabiri não cobre nenhuma aplicação espacial. No entanto, ler sobre esses ciborgues evoca pensamentos sobre o uso de tecnologias semelhantes em outros mundos. Na verdade, não podemos enviar águas-vivas ciborgues para a Europa. Mas talvez os projetistas de instrumentos possam aproveitar suas habilidades aprimoradas para criar nadadores avançados para navegar nos oceanos salgados daquela lua distante. Quem sabe o que poderão encontrar – e tudo graças a alguns parceiros de investigação de águas-vivas aqui mesmo na Terra.

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