La NASA estudia las formas de traer muestras de Marte a la Tierra sin contaminar ni generar pandemias
Martes 13 de
Septiembre 2022
Por Sarah Scoles | En los próximos diez años, comenzarán a tomar medidas concretas en lo que respecta a los riesgos de la contaminación de otros mundos. Se espera que las primeras muestras lleguen a mediados de la próxima década.
Cuando Carl Sagan imaginó cómo sería enviar seres humanos a Marte en su libro “La conexión cósmica”, publicado en 1973, planteó un problema que iba más allá del costo y las complejidades de una misión de ese calibre: la posibilidad de que ya existiera vida en el planeta rojo y esta no fuera nada amistosa.
“Es posible que en Marte haya patógenos”, escribió, “organismos que, si se transportan al medio ambiente terrestre, podrían causar un daño biológico enorme… una plaga marciana”.
Michael Crichton imaginó una situación relacionada con esta hipótesis en la novela “La amenaza de Andrómeda”.
Este tipo de situaciones, en que organismos peligrosos se cuelan en muestras extraterrestres, son un ejemplo del fenómeno designado “backward contamination”, que consiste en el riesgo de que algún material de otros mundos dañe la biósfera terrestre.
“La probabilidad de que existan gérmenes quizá sea pequeña”, escribió Sagan, “pero no podemos poner en peligro a mil millones de vidas”.
Las advertencias de Carl Sagan, de la hipótesis a la posibilidad concreta
Por muchos años, los científicos han considerado las advertencias de Sagan más bien en términos hipotéticos. No obstante, en los próximos diez años comenzarán a tomar medidas concretas en lo que respecta a los riesgos de la contaminación de otros mundos. La NASA y la Agencia Espacial Europea se preparan para emprender una misión conjunta denominada Mars Sample Return. En este momento, un vehículo explorador recolecta material, y otra nave espacial lo recogerá para traerlo de regreso a la Tierra.
Nadie puede saber con seguridad si ese material contendrá marcianos diminutos. Si es así, todavía no hay nadie capaz de decir con certeza que no serán dañinos para los terrícolas.
En vista de estas inquietudes, la NASA debe actuar como si las muestras de Marte pudieran ocasionar la siguiente pandemia. “Ya que la probabilidad no es del cero por ciento, estamos tomando las medidas necesarias para asegurarnos de que no exista ninguna posibilidad de contaminación”, explicó Andrea Harrington, curadora de las muestras de Marte para la NASA.
En consecuencia, la agencia planea manejar las muestras transportadas casi de la misma forma que los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades manejan el virus del Ébola: con mucho cuidado.
“Con mucho cuidado”, en este caso, significa que, una vez que las muestras de Marte lleguen a la Tierra, se conservarán por un tiempo en una estructura llamada “estación de recepción de muestras”. Los creadores de la misión afirman que esta estructura debe cumplir una norma conocida como “Nivel de Bioseguridad 4″ (o BSL-4, por su sigla en inglés), es decir que debe ser capaz de contener con seguridad los patógenos más peligrosos conocidos por la ciencia. Pero no solo eso, sino que también debe estar libre de contaminantes: en términos de funcionalidad, debe ser una sala gigante de limpieza que evite que sustancias terrestres contaminen las muestras de Marte.
La NASA no puede perder tiempo
si la misión de transporte de muestras se ajusta al programa planeado (algo que, sin duda, es muy incierto), podríamos recibir rocas de Marte en la Tierra a mediados de la década de 2030. Es el mismo tiempo que tardaría la construcción de instalaciones capaces de contener con seguridad los materiales de Marte, si es que se construye conforme a los planes, sin ningún tipo de interrupciones por problemas políticos o de la esfera pública.
Ya que no existe ningún laboratorio que cumpla los requisitos de contención y limpieza de la NASA, cuatro científicos, entre ellos Harrington, recorrieron algunas de las instalaciones más peligrosas del planeta. El grupo de Harrington y los tres colegas que viajaron con ella adoptó el nombre de “NASA Tiger Team RAMA”. Aunque este apodo parece el nombre de un grupo militar de exploración, solo se trata de una sigla formada con las iniciales de los nombres de sus integrantes: Richard Mattingly, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; Andrea Harrington; Michael Calaway, contratista del Centro Espacial Johnson; y Alvin Smith, también del Laboratorio de Propulsión a Chorro.
El equipo visitó sitios como los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes en Boston, el Instituto de Investigación Médica de Enfermedades Infecciosas del ejército estadounidense en Fort Detrick, Maryland, y el espacio de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades conocido con el siniestro y vago nombre de Edificio 18, en Atlanta.
En total, el grupo visitó 18 instalaciones en las que se manejan horrores biológicos, se mantienen salas ultralimpias o se fabrica equipo innovador para alguno de estos propósitos. Los integrantes esperaban identificar los aciertos de los laboratorios existentes y decidir qué podría adoptar u optimizar una instalación de la NASA para garantizar la seguridad de la humanidad.
Científicos como Harrington están convencidos de que valen la pena la prisa y el esfuerzo por superar los obstáculos. “Será la primera misión que traiga muestras de otro planeta”, comentó. En otras palabras, otro mundo se encontrará por primera vez con los seres humanos porque los seres humanos se presentaron.
Interrogantes significativos
Ya antes han llegado a la Tierra materiales de otras partes del sistema solar para su estudio: rocas lunares y polvo de las misiones estadounidenses, soviéticas y chinas; muestras de dos asteroides obtenidas por sondas japonesas; y partículas de viento solar y un cometa recolectadas por una nave espacial. Sin embargo, Marte presenta un riesgo de contaminación del exterior que la NASA considera “significativo”, por lo que las muestras del planeta rojo caen en una categoría legal designada “Restricted Earth-Return”.
“Debemos tratar esas muestras como si contuvieran material biológico peligroso”, señaló Nick Benardini, encargado de protección planetaria en la NASA. Benardini supervisa políticas y programas cuyo objetivo es evitar que los microbios terrestres contaminen otros planetas o lunas de nuestro sistema solar y que algún material extraterrestre dañe a la Tierra.
John Rummel, quien desempeñó ese mismo cargo en dos ocasiones entre 1987 y 2008, considera que está bien que la agencia espacial tome en serio los riesgos aunque sean mínimos y parezcan mera ciencia ficción. “Hay interrogantes significativos con respecto al potencial biológico”, afirmó. “Un lugar como Marte es un planeta. No sabemos cómo funciona”.
En parte, la función de Mars Sample Return es, por supuesto, descubrir cómo funciona el planeta, algo que en realidad no es posible hacer en el lugar porque los científicos y el sinnúmero de instrumentos que utilizan no pueden ir allí todavía. La misión ya está en marcha. La nave Perseverance de la NASA, que llegó a Marte en 2021, está recopilando y guardando muestras para su futura recolección. En el siguiente paso, el mismo vehículo explorador o un helicóptero robótico transportará esas muestras a un módulo con un cohete. Entonces, el cohete los disparará a la órbita marciana, donde una nave espacial de fabricación europea capturará el material y volverá a la Tierra.
Una vez que la nave espacial se aproxime a este punto azul claro, en 2033 según cálculos optimistas, las muestras caerán al desierto del extenso campo de entrenamiento Utah Test and Training Range, el paisaje marciano de la Tierra. Así, los científicos podrán estudiar las muestras con los potentes instrumentos disponibles en los laboratorios terrestres.
La tarea del Tiger Team RAMA era encontrar la manera de transformar el riesgo de contaminación en una oportunidad, en vez de que fuera un problema. Su objetivo fue investigar qué ofrecían las instalaciones existentes con funciones de contención y limpieza y qué tendría que inventar la agencia espacial.
“Queríamos determinar qué condiciones existían en la realidad”, aseveró Harrington.
Para hacerlo, el equipo visitó siete laboratorios de máxima contención en Estados Unidos, uno en el Reino Unido y otro en Singapur, además de laboratorios superlimpios en Japón y Europa. También visitaron a fabricantes de equipo en esas instalaciones, así como a fabricantes de laboratorios modulares.
Dos propósitos encontrados
“Que la Tierra no toque la muestra”, sentenció Meyer. Para cumplir este objetivo, es necesario contar con unas instalaciones limpias, impolutas: evitar que las sustancias de la Tierra contaminen el material de Marte y les den señales falsas a los estudios científicos.
“Y que las muestras no toquen la Tierra”, continuó, es decir, que no haya contaminación de otro mundo, o “backward contamination”. Es la función de un laboratorio de máxima contención: mantener dentro lo que está dentro.
Para obtener espacios limpios, es necesario que las instalaciones funcionen a presión positiva, es decir, que la presión en el interior sea más elevada que en el exterior. Entonces, el aire siempre fluye del interior al exterior, de mayor a menor presión. Es justo lo que hace el aire, según las reglas de la física. Se impulsan las partículas hacia el exterior, pero estas no pueden pasar hacia el interior.
El problema es que los laboratorios de máxima contención aplican el principio opuesto. Mantienen el aire a presión negativa, con menor presión en el interior de sus muros que en el exterior. Las partículas pueden ingresar, pero no pueden colarse al exterior.
La NASA necesita un espacio a presión positiva, para mantener las muestras limpias, y también un espacio a presión negativa, para mantener las muestras contenidas. Es difícil integrar esas dos condiciones en un solo espacio físico. Es posible que se requieran estructuras creativas, concéntricas, y sistemas de ventilación sofisticados. No existe ningún laboratorio en la Tierra que lo haya hecho a la escala requerida para la misión Mars Sample Return, porque ningún laboratorio en la historia lo ha necesitado. “No es ninguna sorpresa que no exista”, afirmó Harrington.
Lo mejor que pudo hacer el Tiger Team RAMA fue observar qué han hecho las instalaciones con funciones de contención y limpieza para mantenerse así y no perder la esperanza de lograr combinarlas de la mejor manera posible.
Dentro de los laboratorios BSL-4 que visitó el equipo, siempre había filtros absolutos, o HEPA, por su sigla en inglés. El equipo también se informó acerca de las prácticas de esterilización, como el baño de instrumentos en peróxido de hidrógeno en fase de vapor, que mata los contaminantes de una superficie. Todavía hace falta trabajar más para identificar la mejor opción para esterilizar el material extraterrestre. “Ya se están realizando investigaciones para saber cómo ocurre la descontaminación en el contexto de estas muestras”, explicó Harrington.
Al final, el equipo le presentó a la NASA unas cuantas posibilidades para las instalaciones de recepción de muestras de Marte: la agencia podría modificar un laboratorio BSL-4 existente para lograr que sea impoluto. Otra opción que tal vez requiera más tiempo y dinero es que se construyan instalaciones nuevas de ladrillo y mortero desde cero, con un diseño específico para este efecto. La NASA también estudia opciones intermedias, como construir un espacio más barato, modular y de máxima contención y envolverlo en un edificio más rígido.
“Todavía hay muchas opciones en la mesa que estamos estudiando”, indicó Harrington.
Independientemente de lo que decida la NASA, la investigación realizada por el equipo sugiere que el proceso de diseño y construcción de un sitio para el estudio de muestras podría tardar entre 8 y 12 años, plazo que está muy pegado al tiempo en que se espera que regresen las muestras. En vista de esta situación, los integrantes del equipo le recomendaron a la NASA apresurarse para tener planes ya.
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Por The New York Times
“Es posible que en Marte haya patógenos”, escribió, “organismos que, si se transportan al medio ambiente terrestre, podrían causar un daño biológico enorme… una plaga marciana”.
Michael Crichton imaginó una situación relacionada con esta hipótesis en la novela “La amenaza de Andrómeda”.
Este tipo de situaciones, en que organismos peligrosos se cuelan en muestras extraterrestres, son un ejemplo del fenómeno designado “backward contamination”, que consiste en el riesgo de que algún material de otros mundos dañe la biósfera terrestre.
“La probabilidad de que existan gérmenes quizá sea pequeña”, escribió Sagan, “pero no podemos poner en peligro a mil millones de vidas”.
Las advertencias de Carl Sagan, de la hipótesis a la posibilidad concreta
Por muchos años, los científicos han considerado las advertencias de Sagan más bien en términos hipotéticos. No obstante, en los próximos diez años comenzarán a tomar medidas concretas en lo que respecta a los riesgos de la contaminación de otros mundos. La NASA y la Agencia Espacial Europea se preparan para emprender una misión conjunta denominada Mars Sample Return. En este momento, un vehículo explorador recolecta material, y otra nave espacial lo recogerá para traerlo de regreso a la Tierra.
Nadie puede saber con seguridad si ese material contendrá marcianos diminutos. Si es así, todavía no hay nadie capaz de decir con certeza que no serán dañinos para los terrícolas.
En vista de estas inquietudes, la NASA debe actuar como si las muestras de Marte pudieran ocasionar la siguiente pandemia. “Ya que la probabilidad no es del cero por ciento, estamos tomando las medidas necesarias para asegurarnos de que no exista ninguna posibilidad de contaminación”, explicó Andrea Harrington, curadora de las muestras de Marte para la NASA.
En consecuencia, la agencia planea manejar las muestras transportadas casi de la misma forma que los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades manejan el virus del Ébola: con mucho cuidado.
“Con mucho cuidado”, en este caso, significa que, una vez que las muestras de Marte lleguen a la Tierra, se conservarán por un tiempo en una estructura llamada “estación de recepción de muestras”. Los creadores de la misión afirman que esta estructura debe cumplir una norma conocida como “Nivel de Bioseguridad 4″ (o BSL-4, por su sigla en inglés), es decir que debe ser capaz de contener con seguridad los patógenos más peligrosos conocidos por la ciencia. Pero no solo eso, sino que también debe estar libre de contaminantes: en términos de funcionalidad, debe ser una sala gigante de limpieza que evite que sustancias terrestres contaminen las muestras de Marte.
La NASA no puede perder tiempo
si la misión de transporte de muestras se ajusta al programa planeado (algo que, sin duda, es muy incierto), podríamos recibir rocas de Marte en la Tierra a mediados de la década de 2030. Es el mismo tiempo que tardaría la construcción de instalaciones capaces de contener con seguridad los materiales de Marte, si es que se construye conforme a los planes, sin ningún tipo de interrupciones por problemas políticos o de la esfera pública.
Ya que no existe ningún laboratorio que cumpla los requisitos de contención y limpieza de la NASA, cuatro científicos, entre ellos Harrington, recorrieron algunas de las instalaciones más peligrosas del planeta. El grupo de Harrington y los tres colegas que viajaron con ella adoptó el nombre de “NASA Tiger Team RAMA”. Aunque este apodo parece el nombre de un grupo militar de exploración, solo se trata de una sigla formada con las iniciales de los nombres de sus integrantes: Richard Mattingly, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; Andrea Harrington; Michael Calaway, contratista del Centro Espacial Johnson; y Alvin Smith, también del Laboratorio de Propulsión a Chorro.
El equipo visitó sitios como los Laboratorios Nacionales de Enfermedades Infecciosas Emergentes en Boston, el Instituto de Investigación Médica de Enfermedades Infecciosas del ejército estadounidense en Fort Detrick, Maryland, y el espacio de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades conocido con el siniestro y vago nombre de Edificio 18, en Atlanta.
En total, el grupo visitó 18 instalaciones en las que se manejan horrores biológicos, se mantienen salas ultralimpias o se fabrica equipo innovador para alguno de estos propósitos. Los integrantes esperaban identificar los aciertos de los laboratorios existentes y decidir qué podría adoptar u optimizar una instalación de la NASA para garantizar la seguridad de la humanidad.
Científicos como Harrington están convencidos de que valen la pena la prisa y el esfuerzo por superar los obstáculos. “Será la primera misión que traiga muestras de otro planeta”, comentó. En otras palabras, otro mundo se encontrará por primera vez con los seres humanos porque los seres humanos se presentaron.
Interrogantes significativos
Ya antes han llegado a la Tierra materiales de otras partes del sistema solar para su estudio: rocas lunares y polvo de las misiones estadounidenses, soviéticas y chinas; muestras de dos asteroides obtenidas por sondas japonesas; y partículas de viento solar y un cometa recolectadas por una nave espacial. Sin embargo, Marte presenta un riesgo de contaminación del exterior que la NASA considera “significativo”, por lo que las muestras del planeta rojo caen en una categoría legal designada “Restricted Earth-Return”.
“Debemos tratar esas muestras como si contuvieran material biológico peligroso”, señaló Nick Benardini, encargado de protección planetaria en la NASA. Benardini supervisa políticas y programas cuyo objetivo es evitar que los microbios terrestres contaminen otros planetas o lunas de nuestro sistema solar y que algún material extraterrestre dañe a la Tierra.
John Rummel, quien desempeñó ese mismo cargo en dos ocasiones entre 1987 y 2008, considera que está bien que la agencia espacial tome en serio los riesgos aunque sean mínimos y parezcan mera ciencia ficción. “Hay interrogantes significativos con respecto al potencial biológico”, afirmó. “Un lugar como Marte es un planeta. No sabemos cómo funciona”.
En parte, la función de Mars Sample Return es, por supuesto, descubrir cómo funciona el planeta, algo que en realidad no es posible hacer en el lugar porque los científicos y el sinnúmero de instrumentos que utilizan no pueden ir allí todavía. La misión ya está en marcha. La nave Perseverance de la NASA, que llegó a Marte en 2021, está recopilando y guardando muestras para su futura recolección. En el siguiente paso, el mismo vehículo explorador o un helicóptero robótico transportará esas muestras a un módulo con un cohete. Entonces, el cohete los disparará a la órbita marciana, donde una nave espacial de fabricación europea capturará el material y volverá a la Tierra.
Una vez que la nave espacial se aproxime a este punto azul claro, en 2033 según cálculos optimistas, las muestras caerán al desierto del extenso campo de entrenamiento Utah Test and Training Range, el paisaje marciano de la Tierra. Así, los científicos podrán estudiar las muestras con los potentes instrumentos disponibles en los laboratorios terrestres.
La tarea del Tiger Team RAMA era encontrar la manera de transformar el riesgo de contaminación en una oportunidad, en vez de que fuera un problema. Su objetivo fue investigar qué ofrecían las instalaciones existentes con funciones de contención y limpieza y qué tendría que inventar la agencia espacial.
“Queríamos determinar qué condiciones existían en la realidad”, aseveró Harrington.
Para hacerlo, el equipo visitó siete laboratorios de máxima contención en Estados Unidos, uno en el Reino Unido y otro en Singapur, además de laboratorios superlimpios en Japón y Europa. También visitaron a fabricantes de equipo en esas instalaciones, así como a fabricantes de laboratorios modulares.
Dos propósitos encontrados
“Que la Tierra no toque la muestra”, sentenció Meyer. Para cumplir este objetivo, es necesario contar con unas instalaciones limpias, impolutas: evitar que las sustancias de la Tierra contaminen el material de Marte y les den señales falsas a los estudios científicos.
“Y que las muestras no toquen la Tierra”, continuó, es decir, que no haya contaminación de otro mundo, o “backward contamination”. Es la función de un laboratorio de máxima contención: mantener dentro lo que está dentro.
Para obtener espacios limpios, es necesario que las instalaciones funcionen a presión positiva, es decir, que la presión en el interior sea más elevada que en el exterior. Entonces, el aire siempre fluye del interior al exterior, de mayor a menor presión. Es justo lo que hace el aire, según las reglas de la física. Se impulsan las partículas hacia el exterior, pero estas no pueden pasar hacia el interior.
El problema es que los laboratorios de máxima contención aplican el principio opuesto. Mantienen el aire a presión negativa, con menor presión en el interior de sus muros que en el exterior. Las partículas pueden ingresar, pero no pueden colarse al exterior.
La NASA necesita un espacio a presión positiva, para mantener las muestras limpias, y también un espacio a presión negativa, para mantener las muestras contenidas. Es difícil integrar esas dos condiciones en un solo espacio físico. Es posible que se requieran estructuras creativas, concéntricas, y sistemas de ventilación sofisticados. No existe ningún laboratorio en la Tierra que lo haya hecho a la escala requerida para la misión Mars Sample Return, porque ningún laboratorio en la historia lo ha necesitado. “No es ninguna sorpresa que no exista”, afirmó Harrington.
Lo mejor que pudo hacer el Tiger Team RAMA fue observar qué han hecho las instalaciones con funciones de contención y limpieza para mantenerse así y no perder la esperanza de lograr combinarlas de la mejor manera posible.
Dentro de los laboratorios BSL-4 que visitó el equipo, siempre había filtros absolutos, o HEPA, por su sigla en inglés. El equipo también se informó acerca de las prácticas de esterilización, como el baño de instrumentos en peróxido de hidrógeno en fase de vapor, que mata los contaminantes de una superficie. Todavía hace falta trabajar más para identificar la mejor opción para esterilizar el material extraterrestre. “Ya se están realizando investigaciones para saber cómo ocurre la descontaminación en el contexto de estas muestras”, explicó Harrington.
Al final, el equipo le presentó a la NASA unas cuantas posibilidades para las instalaciones de recepción de muestras de Marte: la agencia podría modificar un laboratorio BSL-4 existente para lograr que sea impoluto. Otra opción que tal vez requiera más tiempo y dinero es que se construyan instalaciones nuevas de ladrillo y mortero desde cero, con un diseño específico para este efecto. La NASA también estudia opciones intermedias, como construir un espacio más barato, modular y de máxima contención y envolverlo en un edificio más rígido.
“Todavía hay muchas opciones en la mesa que estamos estudiando”, indicó Harrington.
Independientemente de lo que decida la NASA, la investigación realizada por el equipo sugiere que el proceso de diseño y construcción de un sitio para el estudio de muestras podría tardar entre 8 y 12 años, plazo que está muy pegado al tiempo en que se espera que regresen las muestras. En vista de esta situación, los integrantes del equipo le recomendaron a la NASA apresurarse para tener planes ya.
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Por The New York Times
