Cientistas desenvolvem águas-vivas cibernéticas para explorar as profundezas do oceano
As mudanças climáticas estão aquecendo os oceanos e tornando suas águas mais ácidas devido à absorção de dióxido de carbono da atmosfera. Esse processo ameaça diversas espécies marinhas, tornando fundamental o monitoramento das condições oceânicas. No entanto, alcançar grandes profundidades exige equipamentos extremamente caros. Uma solução alternativa pode estar nas águas-vivas-da-lua, que conseguem nadar até essas regiões e podem se tornar aliadas valiosas na exploração marinha.
Cientistas desenvolvem águas-vivas cibernéticas para explorar as profundezas do oceano
Pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder (CU Boulder) estão criando “águas-vivas cibernéticas”, equipadas com microdispositivos eletrônicos capazes de coletar informações sobre temperatura, acidez e outros fatores ambientais. Para aprimorar essa tecnologia, a equipe também estuda a biomecânica da natação das águas-vivas, analisando o fluxo de água gerado por seus movimentos com partículas biodegradáveis suspensas. Os resultados mais recentes foram publicados na revista Physical Review Fluids.
A criação de organismos biohíbridos não é novidade. Desde os anos 1990, cientistas investigam o potencial de insetos cibernéticos, implantando eletrodos em baratas para controlar seus movimentos. A ideia inicial era utilizá-los em operações de busca e resgate. Em 2015, pesquisadores da Texas A&M conseguiram direcionar baratas com 60% de eficácia, usando pequenos “mochilas” controladas remotamente. Em 2021, cientistas de Singapura alcançaram uma taxa de sucesso de 94% ao guiar baratas-de-Madagáscar em simulações de desastres, graças a eletrodos conectados a computadores em miniatura.
Mais recentemente, pesquisadores no Japão transformaram cigarras em organismos cibernéticos capazes até de “tocar” músicas, manipulando seus órgãos sonoros com impulsos elétricos. O objetivo, no futuro, seria usá-las para transmitir sinais de alerta em situações de emergência.
Agora, essa linha de pesquisa avança para o ambiente marinho. A engenheira Nicole Wu, da CU Boulder, desenvolveu sua primeira água-viva cibernética em 2020, testando-a nas águas rasas de Massachusetts. O sistema funciona de forma semelhante a um marca-passo: impulsos elétricos estimulam os músculos de natação da água-viva, induzindo contrações e permitindo orientar sua movimentação. Apesar de não possuírem cérebro ou medula espinhal, essas criaturas contam com redes nervosas simples que se mostraram ideais para essa aplicação.
A engenheira da Universidade do Colorado em Boulder, Nicole Xu, está posicionada atrás do principal tanque de águas-vivas em seu laboratório.
“Há realmente algo especial na forma como as águas-vivas-da-lua nadam”, afirma Nicole Wu, engenheira da Universidade do Colorado. Ela explica que esses animais estão entre os mais eficientes do planeta em termos de gasto energético. O objetivo da pesquisa é compreender melhor essa eficiência para desenvolver futuros veículos subaquáticos mais econômicos em energia.
Segundo Wu e sua equipe, entender os fluxos e vórtices gerados pelo movimento das águas-vivas é fundamental. Para isso, um dos métodos mais utilizados é a velocimetria por imagem de partículas (PIV), que permite analisar o deslocamento da água ao acompanhar minúsculas partículas suspensas e iluminadas por feixes de laser. Normalmente, essas partículas são feitas de microesferas de vidro, esferas de poliestireno, flocos de alumínio ou grânulos sintéticos com revestimentos especiais que refletem a luz.
Embora funcionem bem, esses materiais são caros — podendo chegar a US$ 200 por libra — e apresentam riscos à saúde e ao meio ambiente. O contato com microesferas de vidro, por exemplo, pode causar irritação nos olhos e na pele, enquanto a inalação de poliestireno ou alumínio é prejudicial. Além disso, por não serem digeríveis, podem provocar danos internos em animais marinhos.
Diante desses problemas, alternativas biodegradáveis vêm sendo exploradas, como células de levedura, leite em pó, microalgas e amido de batata, que custam bem menos — em torno de US$ 2 por libra.
Wu considerou o amido a opção mais promissora e decidiu comparar diferentes tipos: amido de milho, araruta, fermento químico, microesferas de jojoba e pó de casca de noz. Todos foram testados em tanques com águas-vivas-da-lua, utilizando o sistema PIV para avaliar desempenho quanto a tamanho, densidade e capacidade de dispersar o feixe de laser.
Os resultados mostraram que amido de milho e araruta foram os mais adequados para os experimentos, com desempenho comparável ao dos traçadores sintéticos tradicionais. A araruta se destacou na dispersão da luz, enquanto o amido de milho se mostrou mais vantajoso em situações que exigem partículas maiores, produzindo pontos de laser mais visíveis. Ambos se revelaram eficazes para visualizar os padrões de fluxo criados pelas águas-vivas em movimento. Com conteúdo de arstechnica
Equipe 41 Ideias
