火星距地球數百萬公裏。然而，它的(de)表面比深海海溝的(de)地闆更好地研究，深海海溝位于海面以下(xià)8到11公裏處。事實上，在那裏發生的(de)生物(wù)和(hé)化(huà)學過程仍然很大(dà)程度上未知。一個(gè)名爲“Hades-ERC”的(de)研究項目旨在改變這(zhè)一狀況，并提供對(duì)海洋深度的(de)全新見解。它由歐登塞南(nán)丹麥大(dà)學的(de)Ronnie Glud教授發起。
“在海洋生物(wù)學中，實際上有一個(gè)簡單的(de)基本規則”，他(tā)說。“你越深入，生命就越少。” 因爲随著(zhe)深度的(de)增加，它變得(de)越來(lái)越冷(lěng)。近地表水(shuǐ)中産生的(de)食物(wù)越來(lái)越少。此外，水(shuǐ)壓每十米增加1巴。在10,000米的(de)深度，大(dà)約1000巴的(de)壓力比海洋海岸高(gāo)一千倍。“但是，即使在這(zhè)種環境中，重力也(yě)會産生影(yǐng)響。沉入深海底的(de)有機物(wù)質的(de)一部分(fēn)最終落在溝渠中，在那裏收集。”

有機材料的(de)收集盆

因此，Glud教授在2013年在近11公裏的(de)深度發現了(le)高(gāo)度活躍的(de)微生物(wù)群落并不奇怪。當時(shí)，他(tā)将這(zhè)些儀器送入了(le)西太平洋的(de)馬裏亞納海溝。“我們在深度低于10,000米的(de)地方發現了(le)比6,000米更多(duō)的(de)有機物(wù)”，這(zhè)位海洋研究人(rén)員(yuán)解釋說。“因此，我們認爲戰壕對(duì)海洋的(de)氮和(hé)碳平衡有著(zhe)不成比例的(de)高(gāo)影(yǐng)響。盡管它們隻占海洋面積的(de)2％，但它們對(duì)碳足迹和(hé)氣候事件的(de)影(yǐng)響可(kě)能不成比例地高(gāo)。”
Hades-ERC項目旨在 - 從字面上 - 深入了(le)解這(zhè)些問題并更好地了(le)解戰壕中的(de)過程。它由屬于歐盟的(de)歐洲研究理(lǐ)事會資助。所謂的(de)高(gāo)級補助金總額爲250萬歐元，允許科學家進行長(cháng)期，開放式的(de)基礎研究。除了(le)歐登塞的(de)Glud部門，哥(gē)本哈根大(dà)學的(de)海洋生物(wù)學家以及德國，日本和(hé)蘇格蘭的(de)海洋研究機構也(yě)參與其中。這(zhè)種複雜(zá)的(de)儀器是由歐登塞團隊和(hé)由不萊梅馬克斯普朗克研究所的(de)Frank Wenzhoefer博士領導的(de)德國團隊共同開發的(de)。
該項目計劃持續五年。這(zhè)些研究将于今年秋季開始在三個(gè)太平洋戰壕 - 日本海溝，阿塔卡馬海溝和(hé)克馬德克海溝 - 進行，深度在8,100至10,900米之間。選擇這(zhè)些地層是因爲它們上面的(de)水(shuǐ)域中的(de)有機負荷差别很大(dà)。因此，他(tā)們爲微生物(wù)居民提供各種各樣的(de)條件。

機器人(rén)而不是潛艇

雖然載人(rén)潛水(shuǐ)已經發生在這(zhè)樣的(de)深度，但潛艇的(de)使用(yòng)對(duì)底層沉積物(wù)的(de)廣泛研究是不切實際的(de)。因此，項目團隊開發了(le)獨立下(xià)降到海底的(de)機器人(rén)，然後進行預編程研究。它們配備了(le)傳感器，除其他(tā)外，它們可(kě)以測量細菌的(de)氧氣攝入量 - 從中​​可(kě)以減去加工過的(de)有機物(wù)質的(de)數量。
其他(tā)傳感器有助于解決深海微生物(wù)是否吸入氧氣，硝酸鹽或硫酸鹽的(de)問題。“爲了(le)在深海的(de)極端條件下(xià)生存，細菌必須與淺水(shuǐ)區(qū)的(de)親屬大(dà)不相同”，Glud教授說。“例如，它們的(de)膜和(hé)酶必須以完全不同的(de)方式發揮作用(yòng)。究竟是什(shén)麽，這(zhè)就是我們想要學習(xí)的(de)東西。”
研究微生物(wù)本身是一項特殊的(de)挑戰。因爲它們适應了(le)具有巨大(dà)水(shuǐ)壓的(de)環境，所以它們不能簡單地被帶到地面。正如丹麥研究人(rén)員(yuán)所描述的(de)那樣，它們會在上升過程中變成“湯”。因此，Hades-ERC機器人(rén)配備有可(kě)以将固定劑注入沉積物(wù)的(de)設備，其在恢複期間保持微生物(wù)完整。

先決條件：耐壓

雖然微生物(wù)在被帶到地面時(shí)需要保護其免受壓力下(xià)降的(de)影(yǐng)響，但必須對(duì)機器人(rén)中的(de)設備采取特殊預防措施，以保護它們免受溝槽中的(de)極壓影(yǐng)響。傳感器以及處理(lǐ)沉積物(wù)的(de)工具專門爲此環境配備，可(kě)承受壓力。然而，爲了(le)完成他(tā)們的(de)工作，他(tā)們需要接觸沉積物(wù)并且必須移動到不同的(de)位置。負責此運動的(de)是來(lái)自FAULHABER的(de)2342系列CR的(de)直流微電機，配有編碼器和(hé)相應的(de)行星齒輪箱。

雖然某些部件安裝在壓力穩定的(de)钛制氣缸中，但某些設備（如電機和(hé)變速箱）隻能在與要研究的(de)周圍環境接觸時(shí)才能完成工作。“因此，我們将這(zhè)些組件插入另一個(gè)圓筒中，在一個(gè)充滿惰性液體的(de)小柔性膜中，”Glud教授解釋說。“隔膜可(kě)以确保水(shuǐ)壓對(duì)封閉的(de)部件産生影(yǐng)響而不會産生壓力差。因爲這(zhè)會壓壞電機。”

在早期版本的(de)機器人(rén)中，各種電機仍然用(yòng)于不同的(de)任務。在實際測試中，團隊得(de)出的(de)結論是，使用(yòng)一種特别強大(dà)的(de)電機類型更有意義。“機器人(rén)在使用(yòng)樣品返回表面之前，仍然在其操作現場(chǎng)停留數小時(shí)。在此期間，它完全自主地運行”，Glud教授解釋說。“我們的(de)成功取決于 - 除此之外 - 設備在此期間的(de)完美(měi)功能。因此，電機需要非常可(kě)靠，緊湊和(hé)堅固。來(lái)自FAULHABER的(de)型号在深度上表現出色，非常适合于在這(zhè)些極端條件下(xià)使用(yòng)。“