Kurasi sampel ekstraterestrial

Fasilitas pemrosesan di Direktorat Penelitian dan Ilmu Penjelajahan Astromaterial NASA (ARES)

Kurasi sampel ekstraterestrial atau luar bumi (astromaterial) yang diperoleh melalui misi pengembalian sampel dilakukan di fasilitas yang dirancang khusus untuk menjaga integritas sampel dan melindungi Bumi. Astromaterial diklasifikasikan sebagai nonterbatas atau terbatas, tergantung pada sifat suatu benda Tata Surya yang menjadi asalnya. Sampel nonterbatas termasuk Bulan, asteroid, komet, partikel matahari, dan debu luar angkasa. Benda-benda yang terbatas termasuk planet atau bulan yang diduga memiliki lingkungan yang dapat dihuni pada masa lalu atau sekarang bagi kehidupan mikroskopis, dan oleh karena itu harus diperlakukan sebagai sangat berbahaya secara biologis.

Ikhtisar

Instrumen wahana antariksa tunduk pada batasan massa dan daya, selain batasan yang diberlakukan oleh lingkungan luar angkasa yang ekstrem pada instrumen penelitian yang sensitif, sehingga materi luar angkasa harus dibawa ke Bumi untuk dianalisis ilmiah secara ekstensif. Untuk tujuan perlindungan planet, sampel astromaterial yang dibawa ke Bumi oleh misi pengembalian sampel harus diterima dan dikurasi dalam fasilitas pengurungan biologis yang dirancang khusus dan dilengkapi, yang juga harus berperan ganda sebagai kamar bersih untuk menjaga nilai keilmuan sampel.

Sampel yang dibawa dari benda-benda nonterbatas seperti Bulan, asteroid, komet, partikel matahari, dan debu angkasa, diproses di fasilitas khusus dengan peringkat Keamanan Hayati-3 (BSL-3). Sampel yang dibawa ke Bumi dari planet atau bulan yang dicurigai memiliki lingkungan yang dapat dihuni pada masa lalu atau sekarang bagi kehidupan mikroskopis akan membuatnya menjadi benda langit Kategori V, dan sampelnya harus dikurasi di fasilitas dengan peringkat Keamanan Hayati-4 (BSL-4), sebagaimana disepakati dalam Pasal IX dari Perjanjian Luar Angkasa. Namun, fasilitas BSL-4 yang ada di dunia saat ini tidak memenuhi persyaratan yang kompleks untuk memastikan pelestarian dan perlindungan Bumi dan sampelnya secara bersamaan. Sementara fasilitas BSL-4 yang ada saat ini berurusan dengan organisme yang cukup dikenal manusia, fasilitas BSL-4 yang berfokus pada sampel luar angkasa harus merencanakan sistem dengan hati-hati sambil memperhatikan bahwa akan ada masalah tak terduga selama evaluasi sampel dan kurasi yang akan membutuhkan pemikiran dan solusi independen. Tantangannya adalah, meskipun relatif mudah untuk sekadar mengisolasi sampel setelah kembali ke Bumi, para peneliti ingin mengambil sebagian sampelnya dan melakukan analisis. Selama semua prosedur penanganan ini, sampel harus dilindungi dari kontaminasi Bumi dan dari kontak dengan atmosfer Bumi.

Sampel nonterbatas

Kapsul pengembalian sampel Stardust setelah masuk kembali ke Bumi

Pada 2019, Pusat Kurasi Sampel Ekstraterestrial JAXA dan Direktorat Penelitian dan Ilmu Penjelajahan Astromaterial NASA (ARES) adalah satu-satunya dua laboratorium BSL-3 di dunia yang secara eksklusif didedikasikan untuk kurasi sampel dari benda langit nonterbatas. Fitur utama dari fasilitas kurasi JAXA adalah kemampuan untuk mengamati, mengambil sebagian, dan menyimpan sampel kembali yang berharga tanpa terpapar ke atmosfer dan kontaminan lainnya.

Sampel misi Luna Soviet dipelajari dan disimpan di Institut Geokimia dan Kimia Analitis Vernadsky di Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia.

Sampel terbatas

Pekerjaan di dalam laboratorium Keselamatan Hayati level 4 dengan selang udara yang memberikan tekanan udara positif

Sampel yang dikembalikan diperoleh dari benda langit Kategori V harus dikurasi di fasilitas dengan peringkat Keamanan Hayati-4 (BSL-4). Karena fasilitas BSL-4 yang ada di dunia tidak memiliki persyaratan yang kompleks untuk memastikan pelestarian dan perlindungan Bumi dan sampelnya secara bersamaan, saat ini setidaknya ada dua usulan untuk membangun fasilitas BSL-4 yang didedikasikan untuk kurasi bahan luar angkasa terbatas (berpotensi bahaya hayati).

Yang pertama adalah European Sample Curation Facility (ESCF), diusulkan untuk dibangun di Wina, akan mengkurasi sampel nonterbatas serta pengurungan biologis BSL-4 dari sampel terbatas yang diperoleh dari benda langit Kategori V seperti Mars, Europa, Enceladus, dll.

Proposal lainnya adalah dari NASA dan untuk sementara dikenal sebagai Mars Sample-Return Receiving Facility (MSRRF). Setidaknya tiga desain berbeda telah diserahkan pada tahun 2009. Jika didanai, fasilitas Amerika ini diharapkan memakan waktu 7 hingga 10 tahun dari desain hingga penyelesaian, dan tambahan dua tahun direkomendasikan bagi staf agar menjadi mahir dan terbiasa dengan fasilitas tersebut. NASA juga menilai proposal 2017 untuk membangun fasilitas BSL-4 bergerak dan modular untuk mengamankan kapsul pengembalian sampel di lokasi pendaratan untuk melakukan analisis bahaya hayati awal. Setelah pengujian bahaya hayati selesai, keputusan dapat dibuat untuk mensterilkan sampel atau mengangkut semua atau sebagian ke fasilitas penyimpanan karantina permanen di mana pun di dunia.

Sistem fasilitas semacam itu harus mampu mengisolasi bahaya hayati yang tidak diketahui, karena ukuran mikroorganisme atau agen infeksi asing tidak diketahui. Idealnya fasilitas itu harus mampu menyaring partikel berdiameter 0,01 μm atau lebih besar, dan pelepasan partikel 0,05 μm atau lebih besar tidak dapat diterima dalam keadaan apa pun. Alasan untuk batas ukuran 0,01 μm yang sangat kecil ini adalah dengan memertimbangkan ukuran agen transfer gen (GTA) yang merupakan partikel mirip virus yang diproduksi oleh beberapa mikroorganisme yang mengemas segmen DNA acak yang mampu mentransfer gen horizontal. Agen transfer ini secara acak menggabungkan segmen genom inang dan dapat mentransfernya ke inang lain yang berevolusi secara evolusioner, dan melakukannya tanpa perlu membunuh inang baru. Dengan cara ini banyak archaea dan bakteri dapat bertukar DNA satu sama lain. Hal ini meningkatkan kemungkinan bahwa kehidupan Mars, jika memiliki asal yang sama dengan kehidupan Bumi di masa lampau, dapat menukar DNA dengan mikroorganisme Bumi dengan cara yang sama. Alasan lain untuk batas 0,01 μm adalah penemuan ultramikrobakteri berukuran 0,2 μm.

Pendukung ilmu robotik menganggap bahwa manusia merupakan sumber kontaminasi yang signifikan untuk sampel, dan fasilitas BSL-4 dengan sistem robot adalah cara terbaik untuk maju.

Lihat pula

• Astrobiologi
• Pengurungan biologis
• Bahaya hayati
• Misi pengembalian sampel Mars