La conservación de muestras extraterrestres (astromateriales) obtenidas por misiones de retorno de muestras se lleva a cabo en instalaciones especialmente diseñadas para preservar tanto la integridad de la muestra como la protección de la Tierra. Los astromateriales se clasifican como no restringidos o restringidos , dependiendo de la naturaleza del cuerpo del Sistema Solar. Las muestras no restringidas incluyen la Luna , los asteroides , los cometas , las partículas solares y el polvo espacial . Los cuerpos restringidos incluyen planetas o lunas que se sospecha que tienen entornos habitables pasados o presentes para la vida microscópica y, por lo tanto, deben tratarse como extremadamente biopeligrosos .
Los instrumentos de las naves espaciales están sujetos a restricciones de masa y potencia, además de las limitaciones impuestas por el entorno extremo del espacio exterior sobre los instrumentos científicos sensibles, por lo que es conveniente traer material extraterrestre a la Tierra para realizar análisis científicos exhaustivos. Con el fin de proteger el planeta , las muestras de astromateriales traídas a la Tierra por misiones de retorno de muestras deben recibirse y conservarse en una instalación de biocontención especialmente diseñada y equipada que también debe funcionar como sala limpia para preservar el valor científico de las muestras.
Las muestras traídas de cuerpos no restringidos, como la Luna, asteroides, cometas, partículas solares y polvo espacial, se procesan en instalaciones especializadas con nivel de bioseguridad -3 ( BSL-3 ). Las muestras traídas a la Tierra desde un planeta o luna que se sospecha que tuvo entornos habitables pasados o presentes para la vida microscópica lo convertirían en un cuerpo de categoría V , y deben conservarse en instalaciones con nivel de bioseguridad 4 ( BSL-4 ), como se acordó en el Artículo IX del Tratado del Espacio Ultraterrestre . [1] [2] [3] Sin embargo, las instalaciones BSL-4 existentes en el mundo no tienen los requisitos complejos para garantizar la preservación y protección de la Tierra y la muestra simultáneamente. [4] Si bien las instalaciones BSL-4 existentes se ocupan principalmente de organismos bastante conocidos, una instalación BSL-4 enfocada en muestras extraterrestres debe planificar previamente los sistemas cuidadosamente, teniendo en cuenta que habrá problemas imprevistos durante la evaluación y conservación de la muestra que requerirán pensamiento y soluciones independientes. [5] Un desafío es que, si bien es relativamente fácil simplemente contener las muestras una vez que regresan a la Tierra, los investigadores querrán tomar una parte y realizar análisis. Durante todos estos procedimientos de manipulación, las muestras tendrían que estar protegidas de la contaminación terrestre y del contacto con la atmósfera. [6] [7] [8] [9]
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A partir de 2019, solo la agencia espacial japonesa JAXA y la agencia espacial estadounidense NASA operan laboratorios BSL-3 en el mundo dedicados exclusivamente a la curación de muestras de cuerpos no restringidos. [12] [13] [14] La característica clave de la instalación de curación de JAXA, el Centro de Curación de Muestras Extraterrestres , es la capacidad de observar, extraer una porción y preservar una valiosa muestra de retorno sin exponerla a la atmósfera y otros contaminantes. [15]
Las muestras de las misiones soviéticas a la Luna se estudian y almacenan en el Instituto Vernadsky de Geoquímica y Química Analítica de la Academia de Ciencias de Rusia . [16]
Las muestras de retorno obtenidas de un cuerpo de la Categoría V deben conservarse en instalaciones con un nivel de bioseguridad 4 (BSL-4). Debido a que las instalaciones BSL-4 existentes en el mundo no tienen los complejos requisitos para garantizar la preservación y protección de la Tierra y la muestra simultáneamente, [4] actualmente existen al menos dos propuestas para construir una instalación BSL-4 dedicada a la conservación de materiales extraterrestres restringidos (potencialmente biopeligrosos ).
La primera es la Instalación Europea de Curación de Muestras (ESCF), [17] [18] que se propone construir en Viena , curaría muestras no restringidas, así como biocontención BSL-4 de material restringido obtenido de cuerpos de Categoría V como Marte , Europa , Encélado , etc. [17]
La otra propuesta es de la NASA y se conoce provisionalmente como la Instalación de Recepción de Retorno de Muestras de Marte (MSRRF). [19] [20] Al menos tres diseños diferentes se presentaron en 2009. [4] Si se financia, se esperaría que esta instalación estadounidense tomara de 7 a 10 años desde el diseño hasta su finalización, [21] [22] y se recomiendan dos años adicionales para que el personal se vuelva competente y se acostumbre a las instalaciones. [21] La NASA también está evaluando una propuesta de 2017 para construir una instalación BSL-4 móvil y modular para asegurar una cápsula de retorno de muestras en el lugar de aterrizaje para realizar análisis preliminares de riesgo biológico. [23] Una vez finalizadas las pruebas de riesgo biológico, se podrían tomar decisiones para esterilizar la muestra o transportarla total o parcialmente a una instalación de almacenamiento de cuarentena permanente en cualquier parte del mundo. [23]
Los sistemas de tales instalaciones deben ser capaces de contener riesgos biológicos desconocidos, ya que se desconocen los tamaños de cualquier microorganismo alienígena o agente infeccioso putativo. Idealmente debería filtrar partículas de 0,01 μm o más grandes, y la liberación de una partícula de 0,05 μm o más es inaceptable bajo cualquier circunstancia. [24] La razón de este límite de tamaño extremadamente pequeño de 0,01 μm es para la consideración de los agentes de transferencia genética (GTAs), que son partículas similares a virus que son producidas por algunos microorganismos que empaquetan segmentos aleatorios de ADN capaces de transferencia genética horizontal . [24] Estos incorporan aleatoriamente segmentos del genoma del huésped y pueden transferirlos a otros huéspedes evolutivamente distantes, y lo hacen sin matar al nuevo huésped. De esta manera, muchas arqueas y bacterias pueden intercambiar ADN entre sí. Esto plantea la posibilidad de que la vida marciana, si tiene un origen común con la vida terrestre en el pasado distante, podría intercambiar ADN con microorganismos terrestres de la misma manera. [24] Otra razón para el límite de 0,01 μm se debe al descubrimiento de ultramicrobacterias tan pequeñas como 0,2 μm de diámetro. [24]
Los defensores de la robótica consideran que los humanos representan una fuente importante de contaminación para las muestras y que una instalación BSL-4 con sistemas robóticos es la mejor manera de avanzar. [4]
Una instalación de retorno de muestras requerirá la combinación de tecnologías utilizadas para construir laboratorios de máxima contención (por ejemplo, laboratorios de nivel 4 de bioseguridad) con tecnologías de sala limpia que serán necesarias para proteger las muestras de Marte de la contaminación de la Tierra.
