Metade animal e metade máquina: cientistas criam uma água-viva biônica para explorar as profundezas do oceano

Cerca de 95% dos oceanos da Terra ainda estão inexplorados. É incalculável a quantidade de espécies, paisagens e informações que permanecem escondidas a milhares de metros de profundidade, na escuridão total e a uma pressão centenas de vezes maior que a da superfície.

Perante este desafio, os cientistas estão desenvolvendo novas formas de explorar os oceanos, e de forma cada vez mais inovadora, segura e eficiente.

Esta semana, o Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia) apresentou uma abordagem completamente nova: uma água-viva robótica. Mas não se trata de um robô em forma de água-viva. É , de fato, uma verdadeira água-viva, “intervencionada” com um implante microeletrônico. Eles a chamaram de água-viva biônica ou 'água-viva biohíbrida'.

Esta 'criatura' - metade animal, metade robô - é capaz de nadar até 4,5 vezes mais rápido que uma água-viva natural, e coletar informações de temperatura, salinidade e níveis de oxigênio, variáveis sensíveis às mudanças climáticas.

Água-viva real vs. água-viva híbrida

A água-viva é o animal nadador mais eficiente. Ao expandir e contrair seus corpos, eles criam redemoinhos de água que lhes permitem mover-se com recursos mínimos.

Dabiri já pesquisava essa espécie há algum tempo. Primeiro, ele inventou um robô que usava os mesmos princípios de movimento. Mas este robô nunca foi tão rápido ou eficiente como uma água-viva real. Então ele se perguntou: por que não trabalhar apenas com águas-vivas?

Jellyfish have the most efficient method for traveling through water of any living creature. Researchers in Caltech's Dabiri Lab have created a device that allows them to employ jellyfish as ocean explorers, helping us better understand the murky depths. https://t.co/J0qm5Euncs pic.twitter.com/nKmF4TmHI5

— Caltech (@Caltech) March 4, 2024

O cientista desenhou e inseriu uma espécie de chapéu – chamado de corpo anterior – sobre a parte superior da da água-viva, que é a parte em forma de cogumelo. Essa prótese promove uma natação mais aerodinâmica e serve para transportar sensores e dispositivos eletrônicos.

"Projetamos corpos impressos em 3D para agilizar o chapéu do robô água-viva, reduzir a resistência e aumentar o rendimento de natação" , disse Anuszczyk, coautor do projeto. "Conseguimos equilibrar cuidadosamente a flutuabilidade e manter as águas-vivas nadando verticalmente", acrescentou.

A combinação do controle externo de natação e a adição do corpo dianteiro mecânico aumentou a velocidade de natação cerca de 4,5 vezes. Além disso, as águas-vivas biohíbridas foram capazes de transportar um volume de carga útil de até 105% do seu volume corporal.

Uma "esteira" para águas-vivas nadadoras

Para medir a eficácia do dispositivo e a capacidade de natação vertical, foi construído um tanque de seis metros de altura, comportando 13.600 litros, no Laboratório Guggenheim da Caltech.

"No oceano, a viagem de ida e volta da superfície até vários quilômetros de metros levará alguns dias para a água-viva, por isso queríamos estudar esse processo em laboratório", explicou Dabiri. "Nosso tanque vertical permite que os animais nadem contra uma corrente vertical, como uma esteira para nadadores”.

"Como elas não têm cérebro nem capacidade de sentir dor, conseguimos colaborar com bioeticistas para desenvolver esta aplicação robótica biohíbrida de uma forma que se baseia em princípios éticos", afirma o cientista.

Uma das principais vantagens do método é o seu baixo custo. Cada água-viva carrega equipamentos que custam apenas 20 dólares. Isso torna a água-viva biônica uma alternativa muito conveniente, considerando que o valor de um navio de exploração oceânica pode chegar a 50 mil dólares por dia.

O estudo, “Aprimoramento eletromecânico de águas-vivas vivas para exploração oceânica”, foi publicado na revista Bioinspiration & Biomimetics. A pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Ciências (NSF) e pela Fundação Charles Lee Powell.

Referência da notícia:

Anuszczyk, S. R.; Dabiri, J. O. Electromechanical enhancement of live jellyfish for ocean exploration. Bioinspiration & Biomimetics, 19, 2024.