Vào một buổi sáng trời quang đãng hồi tháng 12 năm ngoái, một nhóm nhà khoa học theo dấu máy phát tín hiệu tiến vào vùng sa mạc hẻo lánh của nước Úc. Nhiệm vụ của họ là thu thập một chiếc hộp cỡ hộp giày chứa đá và bụi lấy từ Ryugu, một tiểu hành tinh giàu carbon.
Nỗi lo đảo ngược
Chiếc hộp kể trên nằm trong dự án thám hiểm không gian Hayabusa2 của Nhật Bản. Để đảm bảo mẫu vật không bị hư hỏng, chiếc hộp được chuyển nhanh về Trung tâm Quản lý mẫu vật ngoài Trái đất thuộc Cơ quan Khám phá vũ trụ Nhật Bản (JAXA). Trung tâm trên nằm gần thủ đô Tokyo.
Suốt nhiều năm liền, mối lo ngại chính của giới khoa học là ngăn Trái đất xả rác thải ra hệ mặt trời, theo kênh National Geographic. Nhưng khi các cơ quan không gian khắp thế giới tăng tốc đưa thêm nhiều mẫu vật từ các tiểu hành tinh, mặt trăng, sao Hỏa… quay về, giới khoa học chuyển sang lo nghĩ khía cạnh ngược lại: Lỡ như chúng ta đem các mầm bệnh ngoài vũ trụ về Trái đất thì sao?
Các nhà nghiên cứu Nhật Bản tìm kiếm trong sa mạc... Ảnh: AP
...với sự hỗ trợ của quân đội Úc. Ảnh: Reuters
Thời gian gần đây, các nhà khoa học phát hiện nhiều vi sinh vật có thể sống sót tại những địa điểm hết sức khắc nghiệt. Loài Targigrada bé nhỏ, loại động vật chân khớp sống dưới nước có biệt danh "Gấu nước", được xem là loài động vật khó chết nhất trên thế giới khi có thể sống sót cả trong môi trường chân không. Đó là lý do giới nghiên cứu càng phải cẩn thận đối với những vi sinh vật khả dĩ đến từ ngoài không gian.
Ngoài những mẫu vật mới thu thập từ Ryugu, một phi thuyền của Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) dự kiến đem những mẫu vật lấy từ tiểu thiên thạch Bennu về vào năm 2023. Theo kế hoạch vào tháng 2 này, tàu tự hành Perseverance của NASA sẽ đáp xuống sao Hỏa với nhiệm vụ thu thập, lưu trữ các mẫu đá trên hành tinh đỏ để sau này đưa về Trái đất.
Đó là lý do khiến NASA, JAXA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đang bắt tay xây dựng các phòng thí nghiệm mới với an ninh cực cao, kết hợp giữa công nghệ phòng vô trùng với các quy tắc an toàn sinh học, song song đó là sử dụng những thiết bị dùng trong các phòng thí nghiệm bệnh truyền nhiễm vốn xử lý các dịch bệnh nguy hiểm như Ebola và Covid-19.
Mẫu vật từ tiểu hành tinh Ryugu... Ảnh: AP
...được tìm thấy và nhanh chóng đưa về Nhật. Ảnh: AP
"Chiến dịch thu thập và đưa mẫu vật sao Hỏa trở về đang diễn ra. Khi tàu tự hành Perseverance trở lại Trái đất bằng cách đáp xuống sa mạc Utah (Mỹ), nó sẽ được đưa tới một cơ sở có các lớp bảo vệ an ninh sinh học cấp cao nhất" – ông Scott Hubbard, cựu phó giám đốc về nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu Ames thuộc NASA, cho biết.
Cách ly phi hành gia
Khi các phi hành gia trong các sứ mệnh Apollo trở về Trái đất, quần áo của họ phủ đầy bụi mặt trăng. Do chưa từng có cơ hội nghiên cứu trước đó nên NASA xem tất cả những gì thuộc về bề mặt mặt trăng là tác nhân gây nguy hiểm cho nhân loại.
NASA cách ly phi hành đoàn trong các nhiệm vụ Apollo 11 (tháng 7-1969), Apollo 12 (tháng 11-1969) và Apollo 14 (tháng 1 và 2-1971) trong một xe moóc được cải tiến đặt trên boong chiếc tàu sân bay đã kéo họ lên từ đại dương sau khi trở về trái đất.
Ngay khi lên bờ, trực thăng đưa các phi hành gia đến Phòng thí nghiệm Tiếp nhận mặt trăng ở Trung tâm Vũ trụ Lyndon B. Johnson tại TP Houston, bang Texas. Tại đây, họ trải qua 21 ngày trong Khu vực Đón tiếp phi hành đoàn, bị ngăn cách bởi một rào cản sinh học để ngăn các vi sinh vật mặt trăng rò rỉ ra trái đất.
Tổng thống Mỹ khi đó là ông Richard Nixon khen ngợi các phi hành gia trên tàu Apollo 11 khi họ được cách ly bên trong Cơ sở Cách ly di động đặt trên boong tàu USS Hornet. Ảnh: National Archives
Thành phần quan trọng nhất trong toàn bộ chuỗi quy trình an ninh sinh học ở Phòng thí nghiệm Tiếp nhận mặt trăng là hệ thống chân không phức tạp. Với tổng kích cỡ tương đương một chiếc xe buýt hai tầng, hệ thống chân không này được dùng để ngăn chặn chất gây ô nhiễm từ bên ngoài xâm nhập, đồng thời ngăn vi khuẩn tiềm tàng từ mặt trăng thoát ra bên ngoài.
Phòng thí nghiệm này sau đó được tích hợp vào Ban Giám đốc khoa học Nghiên cứu và khám phá mẫu vật ngoài vũ trụ của NASA, cũng nằm ở Trung tâm Johnson. Ngoài đá mặt trăng, phòng thí ngiệm này còn lưu trữ mẫu vật của các tinh đoàn, sao băng, sao chổi… Tất cả được lưu trữ trong các phòng vô trùng áp lực dương – tương tự loại phòng dùng trong ngành công nghiệp bán dẫn. Áp lực dương có nghĩa là không khí luôn tràn ra khỏi phòng để giữ cho bên trong được vô trùng.
Đích nhắm của tương lai
Tuy nhiên, các hệ thống đề cập ở trên chưa phức tạp bằng hệ thống được sử dụng để tiếp nhận các mẫu vật từ sao Hỏa và từ các hành tinh xa xôi khác. Do đó, theo ông Michael Calaway, một nhà thầu của NASA đến từ tập đoàn Jacobs Engineering, các nhà thiết kế phải học hỏi công nghệ từ các phòng thí nghiệm có tiêu chuẩn an toàn sinh học cao nhất thế giới, trong đó phải kể tới Phòng thí nghiệm Các bệnh truyền nhiễm mới quốc gia (NEIDL) ở TP Boston – Mỹ.
Các nhà khoa học nghiên cứu về virus Ebola trong phòng thí nghiệm an toàn bậc nhất NEIDL. Ảnh: bu.edu
Với vai trò giám đốc NEIDL, ông Ronald Corely phải nghĩ ra những kịch bản tồi tệ nhất để lập sẵn kế hoạch đối phó, từ mất nguồn điện, rò rỉ mầm bệnh, tấn công mạng… Trong lúc các phòng vô trùng hiện nay của NASA dựa trên áp lực dương thì công nghệ ngăn chặn mầm bệnh truyền nhiễm phụ thuộc vào áp lực âm để giữ cho không khí luân chuyển trong phòng.
Ở mức bảo vệ cấp một, các nhà nghiên cứu phải xử lý E.coli, loại vi khuẩn thường thấy ở nhiều nơi, từ thực phẩm nhiễm bẩn đến ruột con người. Các nhà khoa học trong các phòng thí nghiệm loại này sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân và áp dụng các quy định sạch sẽ tiêu chuẩn như khử trùng thiết bị hàng ngày và rửa tay.
Các phòng thí nghiệm cấp độ hai phải xử lý các tác nhân độc hại hơn một chút, như vi khuẩn tụ cầu vàng. Ở cấp độ này, các quy định về an toàn và khử trùng nghiêm ngặt hơn nhưng chưa quá mức.
"Ở cấp độ an toàn sinh học thứ ba, bạn phải mặc bộ đồ bảo hộ bằng vật liệu Tyvek và đeo mặt nạ phòng độc" – ông Corely nói. Các nhà nghiên cứu phải đi qua cửa chân không hai lớp để vào phòng thí nghiệm. Trong phòng được trang bị kiếng bảo vệ và hệ thống thông gió. SARS-CoV-2, virus gây ra đại dịch Covid-19 đang hoành hành, được xử lý ở cấp độ 3 này và đó là lý do "phải khử trùng mọi thứ" như ông Corely khuyến cáo.
TS Daniel H. Anderson, giám đốc xét nghiệm tại Phòng thí nghiệm Tiếp nhận mặt trăng, xem xét viên đá mặt trăng có kích cỡ quả bóng chày do tàu Apollo 14 mang về. Ảnh: NASA
Cấp độ an toàn sinh học thứ tư, cũng là cấp cao nhất, được áp dụng cho các tác nhân gây bệnh dịch có tỉ lệ tử vong cao hơn, như virus Ebola. Theo lời ông Corely, các nhà khoa học phải mặc đầy đủ đồ bảo hộ có thêm lớp màng bên ngoài, kết nối với các ống thở bơm không khí từ bên ngoài vào phòng. Phân tách hoàn toàn giữa họ và vi khuẩn độc hại là các lớp găng tay, kiếng bảo hộ và mặt nạ phòng độc.
Các trung tâm lưu trữ mẫu vật ngoài vũ trụ trong tương lai sẽ được thiết kế tương tự phòng thí nghiệm cấp độ bốn. Cơ sở Cách ly sao Hỏa ở Houston, nơi dự kiến tiếp nhận đầu tiên các mẫu bụi và đá từ hành tinh đỏ, cũng có thể là địa điểm cách ly các phi hành gia một khi họ lên được sao Hỏa và trở về.
Về phần mình, ESA đang hợp tác với NASA trong việc chia sẻ và lưu giữ mẫu vật từ sao Hỏa, đồng thời xây dựng riêng cơ sở tương tự ở Vienna – Áo. Các cơ sở của NASA trong tương lai thậm chí có thể di động và tháo lắp được.