Udforsker jordens oceaner for at nå Europa

Geografisk og logistisk, Antarktis er omtrent så langt væk fra hvor som helst, du kan komme på denne planet. Men inden for rammerne af vores solsystem, Jordens sydligste kontinent ligger lige i vores egen baghave.

Britney Schmidt er i Antarktis til februar 2022 med et lille team af forskere for at udforske sammenløbet af gletsjere, flydende ishylder og hav ved hjælp af en ubådsrobot kaldet Icefin - den første mission af sin slags. Men hele tiden, hun vil også tænke på verdener hinsides Jorden.

"Mit team og jeg fokuserer på, hvordan is og oceaner fungerer på tværs af solsystemet, inklusive Jorden. Især, vi fokuserer på Europa, Jupiters inderste iskolde måne, " siger Schmidt.

Europa er det bedste sted uden for Jorden at lede efter liv i solsystemet, siger Schmidt. For at forberede sig til immanente missioner til Europa og andre oceanverdener, hun leder teams, der studerer polaris og klima her på Jorden.

"Vi forsøger at udforske under vandet, under is, det hårdeste miljø, du kan forestille dig - det mest som Europa, " sagde Schmidt. "Hvis vi vil udforske Europa med en undervandssonde en dag, vi skal gøre det her først."

Medlemmerne af hendes Planetary Habitability and Technology laboratorium, som overgår med Schmidt fra Georgia Tech til Cornell, arbejder på bedre at forstå, hvordan oceanerne fungerer både på Jorden og udenfor, og at udvikle værktøjer til yderligere udforskning.

Denne mission samler et mangfoldigt hold af geologer, biologer, fysikere, astronomer og kemikere på den videnskabelige side, og ingeniører fra rumfart, mekaniske og elektriske discipliner, samt datalogi. Forskere og ingeniører på hendes hold arbejder "i samme løkke, i samme rum, " siger Schmidt. "Den tværfaglighed, som Cornell ser ud til at omfavne og muliggøre, er spændende."

Schmidts ankomst til Cornell i juli styrkede disse tværfaglige bånd mellem colleges, specifikt inden for robotteknologi og autonomi, et højt prioriteret forskningstema på tværs af universitetet. Med fælles ansættelser som lektor i Institut for Astronomi i College of Arts and Sciences og Institut for Earth and Atmospheric Sciences i College of Engineering, Schmidt vil være et nøgleaktiv i udvidelsen af ​​Cornells robotprogram til området for planetarisk udforskning.

For eksempel, Schmidt er på det isgennemtrængende radarhold af NASA's Europa Clipper-mission, som vil blive lanceret i midten af ​​2020'erne for at udforske det ydre solsystem. Institut for Astronomi (A&S) fakultetsmedlemmer Jonathan Lunine og Alexander Hayes er også involveret i denne mission, det samme er hovedforsker Michael Mellon. Alt i alt sidder Cornell-forskere på fem af Clippers 10 instrumenter og vil spille en stor rolle i missionsplanlægning og analyse af data.

For nu, Schmidt og fire kolleger fra hendes team arbejder sammen med kolleger fra hele New Zealand for at uddybe forståelsen af ​​oceanernes verdener og for at udvikle og teste nye værktøjer. Icefin, deres under vandet, under-is robot oceanograf, vil give holdet adgang til områder under Ross Ice Shelf fra tidligere uudforskede vinkler.

Isfinne - formet som en torpedo, 13 fod lang og 10 tommer bred - bærer kameraer, ekkolodsudstyr, hastighedssensorer, vandsøjlemåleværktøjer og andre enheder. Holdet smutter det ud i åbent vand gennem et hul boret i tyk is på overfladen.

"Vi udviklede dette værktøj til at komme ind i miljøer, der aldrig er blevet observeret direkte, " siger Schmidt. "Det giver os mulighed for at lave transekter under isen, og mål havet direkte, hvor det interagerer med isen."

I Ross Ice Shelf og Europa Underwater Probe (RISE UP) projektet, Schmidt og samarbejdspartnere bruger Icefin til at lære grænserne for livet på Jorden og for at få en forståelse af udviklingen af ​​Jupiters iskolde måne Europa. Feltarbejde for dette projekt udføres i McMurdo Station i Antarktis og i de nærliggende have, og modtager finansiering fra NASA og støtte fra Antarktis New Zealand og National Science Foundation (NSF). I slutningen af ​​2019, Icefin udforsket under Ross Ice Shelf (RIS) nær dens jordingslinje - stedet, hvor gletsjeren, land og hav mødes, den mest dynamiske del af et gletschersystem.

I den australske sommer 2019-20, det antarktiske hold rejste endnu længere væk fra den amerikanske base ved McMurdo for et lignende projekt:at udforske Thwaites-gletsjerens jordforbindelse ved hjælp af Icefin, til Thwaites Melt-projektet, finansieret af NSF og Det Nationale Miljøforskningsråd.

Holdet installerer nu en helt ny sensor ombord på Icefin under havisen nær New Zealands Scott Base, sammen med et team fra University of Otago. Denne nye sensor vil gøre det muligt at forstå ishyldens smeltning og havisens fysik på nye måder.

Derfra, holdet vil flyve med Icefin til et nyt sted med New Zealands Antarctic Science Platform-program. der, robotten vil udforske en subglacial kanal, der forbinder søer og vandløb under den antarktiske iskappe med det åbne hav under RIS.

"Vi kommer til at slippe robotten direkte ned i kanalen, hvor der strømmer vand ud under indlandsisen. Det er aldrig blevet gjort før, " sagde Schmidt. "Det giver os mulighed for at se, hvad der sker med hele Antarktis hydrologi, in situ. Det er spændende, ser på samspillet mellem vandet under isen og havet."