Tránh vi trùng từ... vũ trụ

Các nhà khoa học trong phòng nghiên cứu các mẫu vật từ vũ trụ.

Do đó, nhà khoa học đã nghĩ đến một viễn cảnh: Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta mang vi trùng từ vũ trụ trở về Trái đất?

Sự cẩn trọng cần thiết

Trong nhiều năm, các nhà khoa học xem các mẫu vật ngoài Trái đất là mối hiểm nguy sinh học tiềm ẩn. NASA từng cách ly nghiêm ngặt các phi hành gia Apollo khi họ trở về sau các cuộc khám phá bề mặt Mặt trăng.

Nhưng khi nghiên cứu các mẫu vật từ Mặt trăng, NASA thấy chúng không chứa sự sống nên đã bỏ qua một số quy trình an toàn này. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện một số vi sinh vật có thể tồn tại ở những nơi vô cùng khắc nghiệt. Những con tardigrades nhỏ bé, còn được gọi là “gấu nước”, thậm chí có thể sống sót trong chân không vũ trụ.

J. Andy Spry, nhà khoa học cấp cao tại Viện Tìm kiếm Trí thông minh ngoài Trái đất (SETI) nói: “Ở các mỏ vàng tại Nam Phi, khi khoan qua một tảng đá, đôi khi người ta bắt gặp một hồ chứa nước đã tồn tại hàng trăm nghìn năm và có vi khuẩn trong đó. Nếu cung cấp cho chúng nhiệt, ánh sáng và sự ấm áp, vi khuẩn sẽ phát triển”.

Mới đây, vào tháng 12/2020, một nhóm các nhà khoa học theo tín hiệu dẫn đường tiến vào vùng sa mạc hẻo lánh của Australia để thu thập các vật liệu “đặc biệt” từ không gian.

Một capsule (hộp kín hình viên nang) cỡ hộp đựng giày, thuộc sứ mệnh Hayabusa 2 của Nhật Bản, chứa đá và bụi từ Ryugu, tiểu hành tinh giàu carbon, có khả năng chứa các thành phần tiêu chuẩn hình thành sự sống, được cẩn thận mang về Trung tâm Chọn lọc mẫu vật ngoài Trái đất của Cơ quan thám hiểm vũ trụ Nhật Bản (JAXA).

Ngoài các mẫu vật mới từ Ryugu, một tàu vũ trụ của NASA sẽ mang về Trái đất các mảnh vỡ từ Bennu, tiểu hành tinh carbon vào năm 2023. Và vào tháng 2/2021, tàu thám hiểm của NASA có tên là Perseverance dự kiến sẽ đáp xuống một khu vực trên sao Hỏa, được cho là có thể lưu lại dấu vết của sự sống, nếu từng tồn tại, trên hành tinh Đỏ. Tàu này sẽ thu thập và lưu trữ nhiều mẫu đá sao Hỏa rồi mang về Trái đất.

Các biện pháp an toàn

Hiện nay, các cơ quan không gian trên thế giới, bao gồm NASA, JAXA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), đang cùng làm việc để hình thành các phòng thí nghiệm mới có độ an toàn cao nhằm bảo vệ Trái đất khỏi bất kỳ loại vi khuẩn hoặc chất hữu cơ nào mà các sứ mệnh trong tương lai có thể mang trở về.

NASA có thể nhìn lại quá khứ của mình để tìm cảm hứng cho các thiết kế phòng thí nghiệm như vậy. Khi các phi hành gia Apollo trở về từ Mặt trăng, bộ đồ vũ trụ của họ đã bị bao phủ bởi lớp bụi trên đó. NASA lúc đó vẫn chưa nghiên cứu thành phần của đá Mặt trăng nguyên sơ, do đó, các nhà khoa học ở đây xem tất cả các hạt từ bề mặt Mặt trăng đều có khả năng gây nguy hiểm đến con người.

Các phi hành đoàn của Apollo 11, 12 và 14 đều được cách ly khi còn ở đại dương. Lúc lên bờ, một chiếc trực thăng đưa họ đến Phòng thí nghiệm Tiếp nhận Mặt trăng tại Trung tâm Không gian Lyndon B. Johnson ở Houston, Texas, tiền thân của các cơ sở đang được phát triển trên toàn cầu.

Tại Phòng thí nghiệm tiếp nhận Mặt trăng, các phi hành đoàn sẽ dành 21 ngày đầu tiên trở lại Trái đất trong Khu vực Tiếp nhận Phi hành đoàn, nơi đã cách ly họ bên trong một hàng rào sinh học để ngăn chặn “sự nhiễm ngược”, điều mà NASA gọi là khả năng lây lan của các vi sinh vật từ Mặt trăng lên Trái đất.

Phòng thí nghiệm này sau đó trở thành một bộ phận của Cục Khoa học Khám phá và Nghiên cứu Vật liệu Thiên văn của NASA, cũng tại Trung tâm Không gian Johnson, nơi lưu giữ các mẫu vật bí hiểm, thiên thạch và các hạt sao chổi, ngoài đá Mặt trăng do Apollo mang về.

Tất cả vật liệu này được đặt trong các phòng sạch áp suất dương, tương tự như các phòng được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn. Áp suất dương có nghĩa là không khí luôn đi ra khỏi phòng, do đó bên trong vẫn vô trùng.

Trong nhiệm vụ tạo ra các cơ sở bảo vệ Trái đất, các nhà thiết kế của NASA đã đến thăm Phòng thí nghiệm Các bệnh Truyền nhiễm mới (NEIDL) để nghiên cứu quy trình và hệ thống vật lý giúp phòng thí nghiệm luôn sạch sẽ và an toàn. Trong khi các phòng sạch hiện tại của NASA dựa vào áp suất dương, thì việc ngăn chặn mầm bệnh lại đòi hỏi điều ngược lại: Các phòng có áp suất âm giúp không khí lưu thông trong phòng.

Phần quan trọng nhất trong sự phối hợp an toàn sinh học của Phòng thí nghiệm Tiếp nhận Mặt trăng là hệ thống chân không phức tạp của nó. Hệ thống này phải ngăn các chất gây ô nhiễm bên ngoài xâm nhập, cũng như ngăn các vi sinh vật tiềm ẩn trên Mặt trăng lưu thông hoặc thoát ra ngoài.

Thiết kế phức tạp của các máy bơm và van, có kích thước tổng cộng bằng một chiếc xe buýt hai tầng, chiếm phòng kho riêng và bao gồm một hệ thống hút chân không dự phòng trong trường hợp hệ thống đầu tiên thất bại.

Cơ sở cách ly sao Hỏa, nơi đầu tiên tiếp nhận bụi và đá từ hành tinh đỏ tại Houston, Texas, có thể đón tiếp các phi hành trở về từ sao Hỏa. Họ sẽ ở đây cho đến khi được xác định là an toàn để hòa nhập xã hội. Các khu vực sẽ được chia nhỏ và lọc HEPA (High efficiency particulate air - một tiêu chuẩn về tỷ lệ hiệu quả trong việc lọc khí). ESA, đang làm việc với NASA về việc chia sẻ và quản lý các mẫu vật sao Hỏa trong tương lai, đang phát triển cơ sở tương tự của riêng họ ở Vienna, Áo.

Các cơ sở trong tương lai của NASA thậm chí có thể di động và kết cấu mô đun, phỏng theo Phòng thí nghiệm Tiếp nhận Mặt trăng cũ của họ nhưng với thiết kế nhẹ và hợp lý.

Các cơ quan đang thực hiện công việc này một cách thận trọng, bảo đảm an toàn ở mức cao nhất. Những kế hoạch hoàn thiện những cơ sở như vậy đang được tiến hành, mặc dù cũng như các nỗ lực khám phá không gian khác, chúng sẽ mất nhiều năm mới có kết quả.