انسان ها هنوز برای آلودگی بین سیاره ای آماده نیستند – زومیت

سال 2034 را فرض کنید. این سناریو را در نظر بگیرید:

قمر مشتری یک کاوشگر به اروپا فرستاد تا سطح یخی آن را حفاری کند و از اقیانوس زیر آن عکس بگیرد. این کاوشگر ساعاتی پیش دچار نقص فنی شد و تصاویری از اشکالی را به زمین فرستاد که می‌توانند شکل حیات باشند. دانشمندان خیلی سریع مأموریت بعدی را برای جمع آوری نمونه ها و بازگرداندن آنها به زمین برنامه ریزی کردند. اما به دلایلی که هیچ کس نمی‌داند، کاوشگر اول کاملاً استریل نبود و باکتری‌های غیرقابل دسترس را حمل می‌کرد که حتی در اتاق‌های ماموریت تمیز هم زنده می‌ماندند. این باکتری ها در آب های شور و تاریک اروپا رشد می کنند تا اینکه ماموریت بعدی نمونه ها را به زمین بازگرداند. بنابراین، اولین فرصت ما برای کشف اکوسیستم واقعی فرازمینی از دست رفت.

این سناریو یک کابوس برای ناسا و دیگر سازمان های فضایی است. بنابراین، این سازمان‌ها سخت تلاش می‌کنند تا در هر تکلیفی از این امر اجتناب کنند. اما برخی از محققان در شاخه کمتر شناخته شده اکولوژی معتقدند که حتی استانداردهای سختگیرانه فعلی نیز به اندازه کافی دقیق نیستند و ماموریت های جاه طلبانه تر به قمرها و سایر سیارات خطر آلودگی بین سیاره ای را افزایش می دهد.

محققان بر این باورند که برای آلودگی هایی که حمل می کنیم به برنامه بهتری نیاز داریم. در این نوع آلودگی فناوری زمینی مسئول انتشار میکروب ها است. همچنین باید آلودگی های مکرر را در نظر بگیرید، زیرا حیات فرازمینی زمین را آلوده کرده است. برای حل این مشکلات باید از دو ابزار مهم استفاده کنیم: علم تهاجمی و مطالعه نحوه نفوذ گونه های زمینی به اکوسیستم های یکدیگر. مطابق با این آنتونی ریکاردیاستاد اکولوژی مهاجم و اکوسیستم های آبی در دانشگاه مک گیل:

با توجه به اینکه برنامه های منسجمی برای کاوش در زیستگاه های جدید وجود دارد، این طرح ها می تواند طیف وسیعی از خطرات را به دنبال داشته باشد. علم تهاجم در سطح ملی و بین المللی بر اساس امنیت زیستی اعمال می شود. من و همکارانم معتقدیم که این علم به طور یکسان می تواند امنیت زیستی را در مقیاس سیاره ای و بین سیاره ای کنترل کند.

امکان تهاجم فرازمینی ها

با توجه به پیشرفت‌های بی‌سابقه فناوری در سال‌های اخیر، توانایی ما برای کاوش در جهان‌های دیگر، از سیارک‌ها گرفته تا سیارات و قمرهای اقیانوسی، در حال بهبود است. این اکتشافات با خطراتی همراه است. ناسا می خواهد نمونه هایی از مریخ را در اوایل دهه 2030 با ماموریت هایی به قمر زحل زحل و اروپا به قمر مشتری در این دهه بازگرداند. اشیایی که به طور بالقوه می توانند زندگی را در خود جای دهند. به گفته ریکاردی:

از آنجایی که واضح است که ما هیچ داده ای در مورد آلودگی فرازمینی نداریم، نمی توان خطرات را کمیت کرد. بدون تجزیه و تحلیل فنی، جدا کردن حیات فرازمینی از حیات زمینی دشوار است.

1969، رمان و فیلم علمی تخیلی سویه آندرومدا حمله به زمین با میکروب های مرگبار فرازمینی از طریق ماهواره های نظامی. اگرچه این یک اثر علمی تخیلی است، اما چندان دور از انتظار نیست. در سال 2013، محققان گونه جدیدی از میکروبی را معرفی کردند که کمتر از 95 درصد از توالی ژنتیکی خود را با نزدیکترین خویشاوندان خود به اشتراک می گذارد. باکتری کشف شده در اتاق های تمیز ناسا و آژانس فضایی اروپا در فاصله هزاران کیلومتری از یکدیگر، سوسک اتاق تمیز (Tersicoccus phoenicis) نام داشت.

برخی از کارشناسان به نظریه پان اسپرمی اعتقاد دارند. بر اساس این نظریه، حیات ابتدا در جای دیگری از زمین وجود داشته و با برخورد آن با یک سیارک یا دنباله دار راه خود را به زمین پیدا کرده است. این نظریه را می توان به روش های دیگری نیز به کار برد. نمونه دردسرساز این مشکل را در سال 2019 دیدیم که یک فضاپیمای تاردیگرید با ماه برخورد کرد. خرس تاردیگرید یا خرس آبی یکی از گریزان ترین اشکال حیات میکروسکوپی روی زمین است. به گفته ریکاردی:

خطر بلایایی مانند زلزله های بزرگ یا فروپاشی هسته ای نسبتا کم است. اما وقوع آنها غیرقابل قبول است و بنابراین باید اقدامات حفاظتی انجام شود. به همین ترتیب، از آلودگی میکروبی بین ستاره ای باید اجتناب شود.

آماده شدن برای تهاجم فضایی

آژانس‌های فضایی در سرتاسر جهان مدت‌هاست که از خطرات آلودگی بیولوژیکی آگاه بوده‌اند، بنابراین پروتکل‌های حفاظت از سیاره را از دهه 1960 اتخاذ کرده‌اند. این قوانین از آن زمان به روز شده و تغییر کرده اند. برخی از قوانین به شرح زیر است: همه چیز باید در محیطی از اتاق های تمیز استریل جمع آوری شود. هر فضاپیما باید فهرستی از تمام مواد بیولوژیکی داشته باشد. بار زیستی کامل به معنای حضور سطحی موجودات میکروسکوپی کوچک است که بسته به نوع کار باید زیر سطح آستانه باشد.

در سال 2020، ناسا سیاست حفاظت از سیاره خود را برای ماه و مریخ به روز کرد. این مرحله مهم است زیرا اکتشاف مریخ در ابتدا به دلیل پروتکل قدیمی آلودگی ممنوع بود، اما اکنون تغییر در پروتکل از ماموریت های سرنشین ایمن به مریخ پشتیبانی می کند. مطابق با این آتنا کوستنرئیس کمیته تحقیقات فضایی (COSPAR):

ترس ها پس از تاج گذاری افزایش یافت، زیرا ثابت کرد که یک میکروب ناشناخته چقدر می تواند غیرقابل پیش بینی و مهیب باشد. ما باید در همه زمینه ها بسیار مراقب باشیم. ما پروتکل ها را ایجاد کردیم و دقت آنها را افزایش دادیم، آنها را بهینه کردیم، بنابراین با چنین وضعیتی برخورد نخواهیم کرد.

همانطور که Costnies اشاره می کند، این خطر در سال های اخیر افزایش یافته است، به خصوص با شرکت های خصوصی که در سفرهای فضایی دخیل هستند. هنگامی که Costeniz در سال 2018 به عنوان رئیس COSPAR انتخاب شد، کمیته هر دو سال یکبار تشکیل جلسه داد، اکنون هر دو ماه یکبار تشکیل جلسه می دهد و به کاهش خطرات آلودگی در آینده کمک می کند. کوستنیز توضیح می دهد: «شرایط خاصی برای عقیم سازی فضاپیماها یا ابزارها وجود دارد. گفت.

ایجاد مواد زیستی، به ویژه در سفینه های فضایی، این ظن را ایجاد می کند که در صورت کشف حیات در سیاره ای دیگر، انسان ها زندگی را منتقل می کنند. با این حال، کمیته COSPAR از تعداد زیادی دانشمند، از جمله زیست شناسان، میکروبیولوژیست ها، اختر زیست شناسان و زمین شناسانی که به طرق مختلف در این پروژه شرکت کرده اند، تشکیل شده است و تیم همچنان به رشد خود ادامه می دهد. ممکن است در آینده اکولوژیست های تهاجمی به این گروه اضافه شوند. به گفته کوستنیز:

ما به سمت تمرکز کارشناسی در کمیته حرکت می کنیم. ما به اقدامات جدی تر و چالش برانگیزتر برای رفع و رفع نیازها نیاز داریم.

با این حال، هنوز ابهاماتی وجود دارد. در دسامبر 2020، یک کپسول پر از نمونه‌های سیارک بنو در استرالیا فرود آمد و تنها قانون برای بازگرداندن نمونه‌ها این بود که احتمال بازگشت یا بازگشت مضر برای سلامت عمومی را تا حد امکان پایین نگه دارند.

از علم هجوم چه درس هایی می توان گرفت؟

ریکاردی و همکارانش مقاله‌ای در مجله BioScience منتشر کرده‌اند که در آن توضیح می‌دهد که چگونه علم تهاجم را می‌توان در موقعیت‌های دیگر به کار برد، با تمرکز علم نوظهور بر بوم‌شناسی، تنوع زیستی و رابطه شکارچی-شکار روی زمین. از علم تهاجم می توان درس های زیادی گرفت، زیرا سرعت انتشار میکروب های فرازمینی در محیط های مختلف می تواند به دلیل فعالیت های انسانی با سرعت بی سابقه ای افزایش یابد. حتی دورافتاده ترین مکان ها نیز تحت تأثیر اعماق اقیانوس ها یا قله کوه ها قرار می گیرند. بسیاری از گونه ها پس از ظهور مهاجمان ساخت بشر مانند گربه ها و موش ها در معرض خطر انقراض قرار گرفتند.

ریکاردی و همکارانش در مقاله خود به درس های آموخته شده از این علم و کاربرد آن در مقیاس سیاره ای اشاره می کنند. یکی از بزرگترین دیدگاه‌های تهاجم زیستی این است که اکوسیستم‌های جزیره‌ای که در انزوا کامل تکامل یافته‌اند، مانند هاوایی، نیوزلند، استرالیا و قطب جنوب، در معرض خطر گونه‌های فرازمینی هستند. بر اساس دیدگاه دیگری، میکروب ها بسیار سازگار هستند. طبق یک مطالعه، اشریشیا کلی (E. coli) می تواند تا چندین هزار نسل در شرایط میکروسکوپی آزمایشگاه رشد کند، دچار جهش و تکامل شود، بنابراین رقابتی تر از اشریشیا کلی معمولی عمل می کند و حتی در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم می شود. به گفته ریکاردی، امنیت زیستی امروزه بر تهدیدات شناخته شده تمرکز می کند و سعی می کند به آن ناشناخته بپیوندد. او گفت: «اکتشافات اولیه و واکنش سریع معیارهای کلیدی امنیت زیستی هستند.

به عنوان مثال، محققان می توانند توسعه ماشین های توالی یابی DNA سریع را که می توانند در فضا مورد استفاده قرار گیرند، مانند توالی یابی نانوپور مینیون آکسفورد، مطالعه کنند. این ماشین های توالی یابی DNA باید بر اساس مجموعه داده ای جامع از همه میکروب های اتاق تمیز مانند Tersicoccus phoenicis برنامه ریزی شوند. به گفته ریکاردی، ما همچنین باید سناریو را برنامه ریزی کنیم و چشم انداز را اسکن کنیم. این دو روش در حوزه علوم تهاجمی رایج است. در این دو روش، حجم زیادی از داده ها در مورد روابط بین بازیگران جمع آوری شده و به ابررایانه ها داده می شود تا کارشناسان بتوانند مدل هایی را برای آینده بسازند و پیش بینی کنند.

البته همه موارد فوق با کمک دانشمندان تهاجمی در گفتگوهای حفاظت از سیاره آشکار شد. مطابق با این جان ویلسونیکی از اعضای ارشد موسسه ملی تنوع زیستی آفریقای جنوبی که روی تهاجمات بیولوژیکی کار می کند:

مهم است که در مورد روند و موضوع فکر کنید. همچنین ارگانیسم های خاصی باید موقعیت خاصی را اشغال کنند و به گونه ای رفتار کنند که توسط جامعه قابل مدیریت باشد. چگونگی پیشرفت تهاجم و نحوه رسیدگی به آن به جامعه بستگی دارد. مهاجم زیستی ممکن است در واقع نوعی چارچوب ذهنی برای توسعه جوامع کوچک فراهم کند.