Marzo 29, 2024

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Sta prendendo forma un laboratorio remoto a 2,5 chilometri sotto il livello del mare: Ars Technica

Sta prendendo forma un laboratorio remoto a 2,5 chilometri sotto il livello del mare: Ars Technica
Ingrandire / Distribuzione della scatola di giunzione LSPM 1.

IN2P3/CNRS

Nel 1962, al largo della costa di Marsiglia, in Francia, a una profondità di 10 metri, è stato istituito uno dei primi laboratori al mondo di ricerca sull’habitat umano e sottomarino. Il progetto Conshelf 1 consisteva in una struttura in acciaio che ospitava due uomini per una settimana.

Ora, più di 60 anni dopo, un altro laboratorio subacqueo viene allestito non lontano da Marsiglia, questa volta per studiare il mare e il cielo. A differenza del Conshelf forte, il Laboratorio Mediterraneo Souss-Marine Provence (LSPM) non sarà abitato da esseri umani. Situato a 40 chilometri al largo della costa di Tolone, a una profondità di 2.450 metri, è il primo laboratorio subacqueo telecomandato d’Europa.

Fisica Sottomarina

Attualmente, tre scatole di giunzione in grado di eseguire più strumenti e recuperare dati sono al centro di LSPM. Le scatole, ciascuna lunga 6 metri e alta 2 metri, sono collegate a un sistema di alimentazione terrestre tramite un cavo fotovoltaico di 42 chilometri. La parte ottica di questo cavo viene utilizzata per raccogliere dati dalle scatole di giunzione.

Due delle scatole di giunzione sono assegnate alla divisione ORCA del Kilometer Cube Neutrino Telescope (KM3NeT). ORCA include una matrice tridimensionale di 2.070 sfere, ciascuna contenente 31 rivelatori chiamati tubi fotomoltiplicatori. Queste sfere saranno disposte su 115 linee ancorate al fondo dell’oceano e ancorate da boe sommerse. Attualmente sono stati installati 15 font.

Unità di rivelazione ottica del rivelatore di neutrini KM3NeT.

Unità di rivelazione ottica del rivelatore di neutrini KM3NeT.

Patrick Dumas/CNRS

Il sito gemello di ORCA, ARCA, si trova al largo della costa siciliana a una profondità di 3.400 metri. Collettivamente, i siti ORCA e ARCA occupano più di 1 chilometro cubo di acqua.

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“Questi giganteschi array di rivelatori possono rilevare i neutrini emessi dai cieli dell’emisfero australe. Nelle rare occasioni [the neutrinos] Interagiscono con le molecole d’acqua, producendo un lampo di luce bluastra nell’oscurità dell’abisso oceanico “, ha affermato Paschal Coel, direttore della ricerca presso il Centre de Physique des Particules di Marsiglia e direttore di LSPM per Ars Technica. “Rilevare questa luce consente noi per misurare le direzioni e le energie dei neutrini.

sensore sonoro

La terza scatola di giunzione è dedicata agli studi di scienze marine, compresa la cosiddetta linea Albatross, costituita da due cavi induttivi lunghi un chilometro fissati al fondo dell’oceano. Questi cavi trasportano sensori per misurare la temperatura dell’acqua e le correnti oceaniche, nonché i livelli di ossigeno e pH.

IL Laboratorio Geoazur, un istituto di geoscienze situato vicino a Cannes, ha sviluppato un sismografo a banda larga incorporato nei sedimenti sul fondo dell’oceano, che consente di ottenere dati sismici in tempo reale. Insieme a un sismografo, i ricercatori di Geoazur hanno convertito una delle fibre ottiche del principale cavo fotovoltaico di 42 chilometri in una gigantesca schiera di sensori sismo-acustici.

Veduta d'artista della piattaforma sottomarina LSPM, ancorata a 2.450 metri di profondità.

Veduta d’artista della piattaforma sottomarina LSPM, ancorata a 2.450 metri di profondità.

Camille Combs, Agenzia Overpoit

Non si tratta di sensori tradizionali ma di difetti del vetro che compaiono durante la fabbricazione delle fibre ottiche. Questi difetti si riscontrano nella rete in fibra ottica. Ciò è dovuto ai processi di riscaldamento e trafilatura del vetro. Come risultato di questi difetti, parte della luce viene rimandata indietro verso il trasmettitore”, ha affermato Anthony Sladen del Geoazur Lab. Ha aggiunto che un’onda sismica o sonora allunga o contrae la fibra ottica, modificando così il percorso della luce al suo interno. “Misurando questo cambiamento, possiamo misurare sia le onde sismiche che quelle sonore.”

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Sladin e il suo team hanno trasformato i difetti nel reticolo di vetro in 6.000 sensori virtuali in grado di fornire dati su terremoti, rumore sottomarino delle navi e onde in tempo reale.

Altri dispositivi sono costituiti da un gruppo di idrofoni in grado di rilevare e registrare i suoni di balene e delfini a frequenze diverse. I dati aiuteranno gli scienziati a capire quanto spesso questi cetacei ripetono la posizione, così come il loro comportamento vocale.

Altro sta arrivando

Mentre i suddetti dispositivi sono in funzione, altri dispositivi di laboratorio, già installati sul fondo dell’oceano, dovrebbero essere operativi entro l’estate.

Il più notevole tra questi è un robot chiamato BathyBot, sviluppato dall’Istituto Mediterraneo di Oceanografia, che può muoversi sul fondo dell’oceano grazie ai cingoli. Il BathyBot è dotato di sensori per misurare la temperatura, le concentrazioni di ossigeno e anidride carbonica, la velocità e la direzione della corrente, nonché la salinità e la concentrazione di particelle.

BathyBot su BathyReef durante i test in vasca.

BathyBot su BathyReef durante i test in vasca.

Dorian Gilliman, Pizia della Ohio State University

Controllato dalla riva e diretto da una telecamera integrata, il robot sarà anche in grado di scalare una barriera corallina artificiale alta due metri e misurare le proprietà dell’acqua dai sedimenti del fondo oceanico.

Altri strumenti come uno spettrometro gamma per monitorare i livelli di radioattività e una fotocamera stereo a singolo fotone per misurare la bioluminescenza degli organismi di acque profonde dovrebbero iniziare a funzionare nello stesso periodo di tempo.

Secondo Coyle, poiché il mare profondo non è ben compreso, “strutture come l’LSPM possono far progredire la nostra comprensione di molti fenomeni diversi”.

“La cosa principale da studiare è l’impatto a lungo termine del riscaldamento globale. Le osservazioni LSPM indicano già un aumento della temperatura del mare e livelli di ossigeno inferiori anche a queste profondità.

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Dhananjay Khadilkar è un giornalista che vive a Parigi.