O pesquisador da Universidade do Arizona, Jekan Thanga, está se inspirando cientificamente em uma fonte improvável:o conto bíblico da Arca de Noé. Em vez de dois de cada animal, Contudo, sua arca movida a energia solar na lua armazenaria sementes congeladas criogenicamente, esporo, amostras de espermatozoides e óvulos de 6,7 milhões de espécies terrestres.

Thanga e um grupo de seus alunos de graduação e pós-graduação esboçam o conceito da arca lunar, que eles chamam de "apólice de seguro global moderna, "em um artigo apresentado no fim de semana durante a IEEE Aerospace Conference.

"A Terra é naturalmente um ambiente volátil, "disse Thanga, professor de engenharia aeroespacial e mecânica no UArizona College of Engineering. "Como humanos, tivemos uma chamada difícil cerca de 75, 000 anos atrás, com a erupção supervulcânica de Toba, que causou um 1, Período de resfriamento de 000 anos e, de acordo com alguns, alinha-se com uma queda estimada na diversidade humana. Porque a civilização humana tem uma pegada tão grande, se desmoronasse, que poderia ter um efeito negativo em cascata sobre o resto do planeta. "

Das Alterações Climáticas, ele adicionou, é outra preocupação:se o nível do mar continuar a subir, muitos lugares secos irão para a água - incluindo o Svalbard Seedbank, uma estrutura na Noruega que contém centenas de milhares de amostras de sementes para proteção contra a perda acidental de biodiversidade. A equipe de Thanga acredita que armazenar amostras em outro corpo celeste reduz o risco de perda da biodiversidade se um evento causar a aniquilação total da Terra.

Totalmente Tubular

Os cientistas descobriram uma rede de cerca de 200 tubos de lava logo abaixo da superfície da lua em 2013. Essas estruturas se formaram bilhões de anos atrás, quando fluxos de lava derreteram seu caminho através da rocha macia no subsolo, formando cavernas subterrâneas. Na terra, tubos de lava são geralmente semelhantes em tamanho aos túneis do metrô, e pode ser erodido por terremotos, placas tectônicas e outros processos naturais. Esta rede de tubos de lava lunar tem cerca de 100 metros de diâmetro. Intocado por cerca de 3 bilhões a 4 bilhões de anos, eles poderiam fornecer abrigo da radiação solar, micrometeoritos e mudanças de temperatura de superfície.

A ideia de desenvolver uma base lunar, ou assentamento humano na lua, existe há centenas de anos, e a descoberta do tubo de lava renovou o entusiasmo da comunidade espacial pelo conceito. Mas a lua não é exatamente um ambiente hospitaleiro onde os humanos podem passar longos períodos. Não há água ou ar respirável, e está a cerca de 25 graus Celsius negativos, ou menos 15 graus Fahrenheit. Também não é um lugar muito agitado.

Por outro lado, esses mesmos recursos o tornam um ótimo lugar para armazenar amostras que precisam permanecer muito frias e sem perturbações por centenas de anos de cada vez.

Construir uma arca lunar não é uma tarefa pequena, mas, com base em alguns "rápidos, cálculos do verso do envelope, "Thanga disse que não é tão avassalador quanto pode parecer. Transportar cerca de 50 amostras de cada uma das 6,7 milhões de espécies exigiria cerca de 250 lançamentos de foguetes. Foram necessários 40 lançamentos de foguetes para construir a Estação Espacial Internacional.

"Não é muito grande, "Thanga disse." Ficamos um pouco surpresos com isso. "

Criogenia e Levitação Quântica

O conceito de missão baseia-se em outro projeto que Thanga e seu grupo propuseram anteriormente, em que robôs voadores e saltitantes em miniatura, chamados SphereX, entram em um tubo de lava em equipes. Lá, eles coletariam amostras de regolito, ou poeira e rocha solta, e coletar informações sobre o layout, temperatura e composição dos tubos de lava. Esta informação pode informar a construção da base lunar.

O modelo da equipe para a arca subterrânea inclui um conjunto de painéis solares na superfície da lua que forneceriam eletricidade. Dois ou mais poços de elevador levariam para a instalação, onde as placas de petri seriam alojadas em uma série de módulos de preservação criogênica. Um poço de elevador de mercadorias adicional seria usado para transportar material de construção para que a base pudesse ser expandida dentro dos tubos de lava.

Para ser criopreservado, as sementes devem ser resfriadas a menos 180 C (menos 292 F) e as células-tronco mantidas a menos 196 C (menos 320 F). Como uma referência de quão frio isso é, a vacina Pfizer COVID-19 deve ser armazenada a menos 70 C, ou menos 94 F. O fato de os tubos de lava serem tão frios, e as amostras devem ser ainda mais frias, significa que existe o risco de as partes metálicas da base congelarem, emperrar ou mesmo soldar a frio. Na terra, as companhias aéreas comerciais param de funcionar quando as temperaturas do solo atingem menos 45 a menos 50 C (menos 49 a menos 58 F).

Contudo, há uma maneira de tirar proveito das temperaturas extremas usando um fenômeno sobrenatural chamado levitação quântica. Nesse processo, um material supercondutor crio-resfriado - ou um material que transfere energia sem perder calor, como um cabo tradicional - flutua sobre um poderoso ímã. As duas peças estão travadas a uma distância fixa, então, onde quer que o ímã vá, o supercondutor segue.

"É como se eles estivessem travados por cordas, mas cordas invisíveis, "Thanga disse." Quando você chega a temperaturas criogênicas, coisas estranhas acontecem. Parte disso parece mágica, mas é baseada em princípios da física testados em laboratório no limite de nosso entendimento. "

O projeto da arca da equipe usa esse fenômeno para fazer as prateleiras de amostras flutuarem sobre superfícies de metal e fazer com que os robôs naveguem pelas instalações acima dos trilhos magnéticos.

Há muito mais pesquisas a serem feitas sobre como construir e operar a arca, desde a investigação de como as sementes preservadas podem ser afetadas pela falta de gravidade até a elaboração de um plano de comunicação da base com a Terra.

"O que me surpreende em projetos como esse é que eles me fazem sentir que estamos nos aproximando de nos tornarmos uma civilização espacial, e para um futuro não muito distante, onde a humanidade terá bases na lua e em Marte, "disse Álvaro Díaz-Flores Caminero, um aluno de doutorado do UArizona liderando a análise térmica do projeto. “Os projetos multidisciplinares são difíceis devido à sua complexidade, mas acho que a mesma complexidade é o que os torna bonitos. "