El entorno submarino puede parecerle al ojo humano como un azul pálido, espacio sin rasgos distintivos. Sin embargo, Aparece un vasto paisaje de patrones de polarización cuando se ve a través de una cámara que está diseñada para ver el mundo a través de los ojos de muchos de los animales que habitan el agua.

Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado un método de GPS submarino utilizando información de polarización recopilada con una cámara de inspiración biológica que imita los ojos del camarón mantis. Los resultados, publicado en Avances de la ciencia , son los primeros en demostrar el GPS submarino pasivo utilizando las propiedades de polarización de la luz submarina. Esta tecnología podría abrir nuevas posibilidades para la navegación submarina y la comprensión del comportamiento migratorio de los animales marinos.

La Cámara, una variación de un generador de imágenes de polarización llamado Mantis Cam en honor al camarón que lo inspiró, aprovecha la refracción de la luz, o se dobla, cuando atraviesa la superficie del agua y rebota en partículas y moléculas de agua.

"Recopilamos datos de polarización submarina de todo el mundo en nuestro trabajo con biólogos marinos y notamos que los patrones de polarización del agua cambiaban constantemente, "dijo el líder del estudio, Viktor Gruev, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de Illinois y profesor de la Facultad de Medicina de Carle Illinois. "Esto estaba en marcado contraste con lo que pensaban los biólogos sobre la información de polarización submarina. Pensaron que los patrones eran el resultado de un mal funcionamiento de la cámara, pero estábamos bastante seguros de nuestra tecnología, así que sabía que este fenómeno merecía una mayor investigación ".

Después de regresar al laboratorio, Gruev y el estudiante de posgrado y coautor Samuel Powell determinaron que los patrones de polarización bajo el agua son el resultado de la posición del sol en relación con la ubicación donde se recolectaron las grabaciones. Descubrieron que pueden usar los patrones de polarización submarina para estimar el rumbo y el ángulo de elevación del sol, permitiéndoles averiguar sus coordenadas GPS al conocer la fecha y hora de la filmación.

"Probamos nuestro método de GPS submarino combinando nuestra cámara de inspiración biológica con una brújula electrónica y un sensor de inclinación para medir los datos de polarización submarina en una variedad de sitios en todo el mundo, lo más hondo, condiciones del viento y horas del día, "dijo Gruev, quien también está afiliado al Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas de la Universidad de Illinois. "Descubrimos que podemos localizar nuestra posición en el planeta con una precisión de 61 km".

Esta tecnología puede abrir nuevas formas para que las personas y los robots naveguen mejor bajo el agua utilizando señales visuales de la luz polarizada. "Podríamos utilizar nuestro método de GPS submarino para ayudar a localizar aeronaves perdidas, o incluso crear un mapa detallado del fondo marino, Powell dijo:"Los enjambres de robots equipados con nuestros sensores podrían proporcionar un medio de bajo costo de detección remota submarina, sin duda sería más rentable que los métodos actuales".

Esta investigación también podría conducir a nuevos conocimientos sobre el comportamiento migratorio de muchas especies marinas.

"Animales como tortugas y anguilas, por ejemplo, probablemente use una gran cantidad de sensores para navegar sus rutas migratorias anuales que los llevan miles de millas a través de los océanos, "Gruev dijo." Esos sensores pueden incluir una combinación de magnéticos, olfativas y posiblemente, como sugiere nuestra investigación, señales visuales basadas en información de polarización ".

Otro aspecto de esta tecnología es su potencial para ayudar a los investigadores a comprender cómo la contaminación puede alterar las rutas migratorias de los animales sensibles a la luz polarizada.

"Es muy probable que el aumento de contaminantes en el aire y el agua altere los patrones de polarización bajo el agua, haciendo que el entorno submarino parezca diferente de lo que muchos animales han aprendido, ", Dijo Gruev." Nuestro método de GPS submarino puede proporcionar información sobre cómo algunos animales migratorios de larga distancia, como las ballenas, podría confundirse y terminar en los lugares equivocados ".

Por ejemplo, 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."