O ambiente subaquático pode parecer ao olho humano como um azul opaco, espaço sem características. Contudo, uma vasta paisagem de padrões de polarização aparece quando vista por uma câmera projetada para ver o mundo através dos olhos de muitos dos animais que habitam a água.

Pesquisadores da Universidade de Illinois desenvolveram um método de GPS subaquático usando informações de polarização coletadas com uma câmera bioinspirada que imita os olhos do camarão mantis. As evidências, publicado em Avanços da Ciência , são os primeiros a demonstrar GPS subaquático passivo usando as propriedades de polarização da luz subaquática. Esta tecnologia pode abrir novas possibilidades para a navegação submarina e compreensão do comportamento migratório dos animais marinhos.

A câmera, uma variação de um gerador de imagens de polarização chamado Mantis Cam, em homenagem ao camarão que o inspirou, aproveita como a luz refrata, ou curvas, quando passa pela superfície da água e salta de partículas e moléculas de água.

"Coletamos dados de polarização subaquática de todo o mundo em nosso trabalho com biólogos marinhos e notamos que os padrões de polarização da água mudavam constantemente, "disse o líder do estudo, Viktor Gruev, um professor de Engenharia Elétrica e da Computação em Illinois e um professor do Carle Illinois College of Medicine. "Isso estava em total contraste com o que os biólogos pensavam sobre as informações de polarização subaquática. Eles pensaram que os padrões eram resultado de um mau funcionamento da câmera, mas tínhamos certeza da nossa tecnologia, então eu sabia que esse fenômeno merecia uma investigação mais aprofundada. "

Depois de voltar ao laboratório, Gruev e o estudante de graduação e co-autor Samuel Powell determinaram que os padrões de polarização subaquática são resultado da posição do sol em relação ao local onde as gravações foram coletadas. Eles descobriram que podem usar os padrões de polarização subaquática para estimar a direção do sol e o ângulo de elevação, permitindo que eles descubram suas coordenadas GPS sabendo a data e hora das filmagens.

"Testamos nosso método de GPS subaquático combinando nossa câmera bioinspirada com uma bússola eletrônica e sensor de inclinação para medir os dados de polarização subaquática em uma variedade de locais ao redor do globo, profundidades, condições do vento e horários do dia, "disse Gruev, que também é afiliado ao Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada da Universidade de Illinois. "Descobrimos que podemos localizar nossa posição no planeta com uma precisão de 61 km."

Esta tecnologia pode abrir novas maneiras para pessoas e robôs navegar melhor debaixo d'água usando pistas visuais de luz polarizada. "Poderíamos usar nosso método de GPS subaquático para ajudar a localizar aeronaves perdidas, ou até mesmo criar um mapa detalhado do fundo do mar, "Powell disse." Enxames de robôs equipados com nossos sensores poderiam fornecer um meio de baixo custo de sensoriamento remoto subaquático - certamente seria mais econômico do que os métodos atuais. "

Esta pesquisa também pode levar a novos conhecimentos sobre o comportamento migratório de muitas espécies marinhas.

"Animais como tartarugas e enguias, por exemplo, provavelmente usam uma série de sensores para navegar em suas rotas de migração anual que os levam milhares de quilômetros através dos oceanos, "Gruev disse." Esses sensores podem incluir uma combinação de magnéticos, olfativa e possivelmente - como nossa pesquisa sugere - pistas visuais baseadas em informações de polarização. "

Outro aspecto dessa tecnologia é seu potencial para ajudar os pesquisadores a entender como a poluição pode alterar os caminhos migratórios de animais sensíveis à luz polarizada.

"É muito provável que o aumento de poluentes no ar e na água altere os padrões de polarização subaquática, fazendo com que o ambiente submarino pareça diferente do que muitos animais aprenderam, "Gruev disse." Nosso método de GPS subaquático pode fornecer informações sobre como alguns animais migratórios de longa distância, como baleias, pode ficar confuso e acabar nos lugares errados. "

Por exemplo, more whales are becoming stranded close to the California shore, where they have never been observed before, Gruev said. "Perhaps pollutions is the indirect culprit for this reason, as it affects the underwater polarization patterns necessary for migratory behavior."