IN2P3/CNRS
En 1962, se estableció frente a la costa de Marsella, Francia, a una profundidad de 10 metros, uno de los primeros laboratorios de investigación submarina y hábitats humanos del mundo. El proyecto Conshelf 1 consistió en una estructura de acero que albergó a dos hombres durante una semana.
Ahora, más de 60 años después, se está instalando otro laboratorio submarino no lejos de Marsella, esta vez para estudiar tanto el mar como el cielo. A diferencia del hábitat de Conshelf, el Laboratoire Sous-marin Provence Méditerranée (LSPM) no será atendido por humanos. Situado a 40 km de la costa de Toulon a una profundidad de 2.450 metros, es el primer laboratorio submarino operado a distancia de Europa.
Física bajo el mar
Actualmente, tres cajas de conexiones capaces de alimentar varios instrumentos y recuperar datos se encuentran en el corazón de LSPM. Las cajas, cada una de 6 metros de largo y 2 metros de alto, están conectadas a un sistema de energía en tierra a través de un cable electroóptico de 42 kilómetros de largo. La parte óptica de este cable se utiliza para recopilar datos de las cajas de conexiones.
Dos de las cajas de conexiones están dedicadas a la sección ORCA del telescopio de neutrinos cúbicos de kilómetro (KM3NeT). ORCA comprende una matriz tridimensional de 2070 esferas, cada una de las cuales contiene 31 detectores llamados tubos fotomultiplicadores. Estas esferas estarán dispuestas en 115 líneas ancladas al fondo del océano y tensadas por flotadores sumergidos. Actualmente, se han instalado 15 líneas.
Módulo de detección óptica del detector de neutrinos KM3NeT.
Patricio Dumas/CNRS
El sitio gemelo de ORCA, ARCA, está ubicado frente a la costa de Sicilia a una profundidad de 3.400 metros. En conjunto, los sitios ORCA y ARCA ocupan más de un kilómetro cúbico de agua.
“Estas gigantescas matrices de detectores pueden detectar neutrinos que emanan del cielo del hemisferio sur. En las raras ocasiones [the neutrinos] interactúan con las moléculas de agua, producen un destello de luz azulada en la oscuridad del abismo del océano”, dijo a Ars Technica Paschal Coyle, director de investigación del Centro de Física de Partículas de Marsella y director de LSPM. “Detectar esta luz nos permite medir las direcciones y energías de los neutrinos”.
Detección de sonido
La tercera caja de conexiones está dedicada a los estudios de ciencias marinas, incluida la llamada línea Albatross, que consiste en dos cables inductivos de 1 km de largo anclados al fondo del océano. Estos cables llevan sensores para medir la temperatura del agua y las corrientes marinas, así como los niveles de oxígeno y pH.
El Laboratorio Geoazur, un instituto de ciencias de la tierra con sede cerca de Cannes, ha desarrollado un sismógrafo de banda ancha que se ha colocado en el sedimento del fondo del océano, lo que permite la adquisición de datos sismológicos en tiempo real. Además del sismógrafo, los investigadores de Geoazur han transformado una de las fibras ópticas del cable electro-óptico principal de 42 km de largo en un conjunto gigante de sensores sismo-acústicos.
Vista de artista de la plataforma submarina LSPM, instalada a una profundidad de 2.450 metros.
Camille Combes, Agencia Ouvreboite
No se trata de sensores convencionales sino de defectos en el vidrio que surgen durante la fabricación de la fibra óptica. “Estos defectos existen en la red de todas las fibras ópticas. Esto se debe a los procesos de calentamiento y estirado del vidrio. Como resultado de estos defectos, una parte de la luz se envía de regreso al transmisor”, dijo Anthony Sladen del laboratorio Geoazur. Agregó que una onda sísmica o acústica estira o encoge la fibra óptica, alterando así la trayectoria de la luz en su interior. “Al medir este cambio, podemos medir tanto las ondas sísmicas como las acústicas”, dijo Sladen.
Sladen y su equipo han convertido los defectos de la red de vidrio en 6.000 sensores virtuales que pueden proporcionar datos sobre terremotos y ruido submarino generado por barcos y olas en tiempo real.
Otra instrumentación consiste en una serie de hidrófonos que pueden detectar y grabar los sonidos de ballenas y delfines en diferentes frecuencias. Los datos ayudarán a los científicos a comprender con qué frecuencia estos cetáceos frecuentan el sitio, así como su comportamiento vocal.
Más por venir
Si bien los instrumentos anteriores están operativos, se espera que los otros dispositivos del laboratorio, que ya se han instalado en el fondo del océano, estén en funcionamiento este verano.
Entre ellos destaca un robot llamado BathyBot, desarrollado por el Instituto Mediterráneo de Oceanografía, que puede moverse en el fondo del océano gracias a las orugas. BathyBot está equipado con sensores para medir la temperatura, el oxígeno, las concentraciones de dióxido de carbono, la velocidad y la dirección de la corriente, así como la salinidad y la concentración de partículas.
BathyBot en BathyReef durante las pruebas del tanque.
Dorian Guillemain, OSU Pythéas
Controlado desde la costa y guiado por una cámara integrada, el robot también podrá escalar un arrecife artificial de 2 metros de altura y medir las propiedades del agua lejos del sedimento del fondo del océano.
Otros instrumentos que se espera que comiencen a operar en el mismo período de tiempo incluyen un espectrómetro de rayos gamma para monitorear los niveles de radiactividad y una cámara estéreo de un solo fotón para medir la bioluminiscencia de los organismos de aguas profundas.
Según Coyle, dado que las profundidades del mar son poco conocidas, «instalaciones como LSPM pueden mejorar nuestra comprensión de muchos fenómenos diferentes».
“Algo clave para estudiar es el efecto a largo plazo del calentamiento global. Las observaciones del LSPM ya indican un aumento de la temperatura del mar y una disminución de los niveles de oxígeno incluso a estas profundidades”, dijo.
Dhananjay Khadilkar es un periodista residente en París.