El desafío de contener una plaga o individuos imperceptibles que lleguen en material traído desde Marte

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La NASA y la Agencia Espacial Europea se preparan para emprender una misión conjunta denominada Mars Sample Return
La NASA y la Agencia Espacial Europea se preparan para emprender una misión conjunta denominada Mars Sample Return

NUEVA YORK.– 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 no fuera nada amistosa. “Es posible que en Marte haya patógenos, organismos que, si se transportan al medioambiente terrestre, podrían causar un daño biológico enorme… una plaga marciana”, escribió.

Michael Crichton imaginó una situación relacionada con esta hipótesis en la novela La amenaza de Andrómeda.

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Este tipo de situaciones, en las que organismos peligrosos se cuelan en muestras extraterrestres, son un ejemplo del fenómeno conocido como 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, pero no podemos poner en peligro a mil millones de vidas”, escribió Sagan.

El rover Perseverance de la NASA recorre la superficie de Marte, recolecta material y toma fotografías
El rover Perseverance de la NASA recorre la superficie de Marte, recolecta material y toma fotografías

Por muchos años, los científicos han considerado las advertencias de Sagan en términos hipotéticos. No obstante, en la próxima década 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 sabe 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 próxima pandemia. “Como 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.

En este caso, “con mucho cuidado” significa que, cuando las muestras 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 limpia enorme que evite que sustancias terrestres contaminen las muestras de Marte.

La agencia no puede perder el tiempo: si la misión de transporte de muestras se ajusta a lo 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, si es que se construye conforme a los planes, sin ningún tipo de interrupciones por problemas políticos o de la esfera pública.

“Como la probabilidad no es del cero por ciento, estamos tomando las medidas necesarias para asegurarnos de que no exista ninguna posibilidad de contaminación”, dijo Andrea Harrington, curadora de las muestras de Marte para la NASA
“Como la probabilidad no es del cero por ciento, estamos tomando las medidas necesarias para asegurarnos de que no exista ninguna posibilidad de contaminación”, dijo Andrea Harrington, curadora de las muestras de Marte para la NASA - Créditos: @Annie Mulligan/ New York Times

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 la unidad de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades conocida con el siniestro y vago nombre de Edificio 18, en Atlanta.

En total, recorrieron 18 instalaciones en las que se manejan horrores biológicos, se mantienen salas ultralimpias o se fabrica equipo innovador para alguno de estos propósitos. 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 para 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.

En el pasado, ya se han trasladado hasta la Tierra algunos materiales de otras partes del sistema solar con fines de 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 conocida como “Restricted Earth-Return”, o regreso a la Tierra restringido.

Ilustración que muestra a múltiples robots que se unirían para transportar a la Tierra muestras recolectadas de la superficie de Marte por el rover Perseverance de la NASA
Ilustración que muestra a múltiples robots que se unirían para transportar a la Tierra muestras recolectadas de la superficie de Marte por el rover Perseverance de la NASA

“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, así como que algún material extraterrestre afecte 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 dudas significativas con respecto al potencial biológico –afirmó–. Un lugar como Marte es un planeta, pero no sabemos cómo funciona”.

En parte, la función de Mars Sample Return es, por supuesto, descubrir cómo funciona el planeta, algo que todavía no se puede hacer in situ porque los científicos y el sinnúmero de instrumentos que utilizan aún no pueden ser trasladados hasta allá. 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. Luego, el cohete los disparará a la órbita marciana, donde una nave espacial de fabricación europea capturará el material y regresará 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.

Mantener adentro lo que está adentro

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 recorrió 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 equipamiento en esas instalaciones, así como a fabricantes de laboratorios modulares.

El mayor reto tecnológico es que la estación de recepción de muestras debe cumplir dos propósitos. “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. Esa es la función de un laboratorio de máxima contención: mantener adentro lo que está adentro.

Situaciones en las que organismos peligrosos se cuelan en muestras extraterrestres, en este caso, de Marte, son un ejemplo del fenómeno conocido como backward contamination
Situaciones en las que organismos peligrosos se cuelan en muestras extraterrestres, en este caso, de Marte, son un ejemplo del fenómeno conocido como backward contamination

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.

En 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 sobre 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 hacen falta más investigaciones con el fin de 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.

En términos de estructura, la instalación de recepción de muestras podría tener pisos, techos y paredes recubiertas con epoxi, como a veces sucede con los laboratorios BSL-4 y las salas limpias. La habitación prístina donde los científicos construyeron el rover europeo en Marte, por el contrario, tenía paredes hechas de acero inoxidable soldado, un material que también fue aprobado para la infraestructura de las instalaciones BSL-4. Ambos materiales podrían funcionar para los propósitos de la NASA.

El Tiger Team RAMA también investigó los instrumentos que los científicos podrían usar para manipular muestras marcianas: microscopios, cajas de guantes y robótica como “micromanipuladores”, que permiten a los investigadores manipular materiales con precisión y sin tener que tocar las muestras con las manos. Los científicos estudiaron de forma remota sustancias en entornos de nitrógeno puro, para evitar degradarlas, algo que la NASA también tendrá que hacer.

Los detalles

Pero han surgido problemas en los detalles, mostrando lo que no funcionaría bien para la NASA. Muchos de los laboratorios existentes tenían menos de 92 metros cuadrados, por lo que son demasiado pequeños para la escala que requiere la misión. Los umbrales elevados o las puertas estrechas dificultaban la entrada y salida del equipo. Y los laboratorios BSL-4 existentes son como el Hotel California de las bioinstalaciones: lo que entra normalmente no sale, al menos no sin una descontaminación extensa y, en ocasiones, destructiva. Por lo general tienen menos instrumentación que la que tendría un laboratorio normal, pero parte del objetivo de Mars Sample Return es poder aprovechar los dispositivos científicos sofisticados.

La NASA debe actuar como si las muestras de Marte pudieran ocasionar la próxima pandemia
La NASA debe actuar como si las muestras de Marte pudieran ocasionar la próxima pandemia

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 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, un plazo que está bastante cerca de la fecha en la que se espera que regresen las muestras. En vista de esta situación, los integrantes del equipo recomendaron a la NASA que se apresurara con los planes.

Parte del motivo para evitar retrasos es que es casi seguro surgirán contratiempos. Los laboratorios visitados por el Tiger Team RAMA enfrentaron problemas burocráticos, generados por los nuevos requisitos regulatorios, los caprichos del dinero gubernamental, las dificultades de construcción y las imperfecciones propias de la participación pública.

El potencial de retraso representa un “riesgo programático significativo” para la misión Mars Sample Return, según determinó el equipo. Después de todo, es probable que el regreso sea más complicado, en lo que respecta al papeleo, en comparación con los proyectos terrestres.

La NASA quiere que su proyecto cumpla con las políticas internacionales de protección planetaria, así como con las suyas propias. La Instalación Receptora de Muestras también tendría que ser aprobada a través del proceso de la Ley Nacional de Política Ambiental, lo que requeriría producir una declaración de impacto ambiental. Además, es posible que la nave espacial y sus instalaciones tengan que lidiar con la Directiva Presidencial de Seguridad Nacional 25, una normativa que rige los experimentos científicos y tecnológicos que podrían tener grandes efectos ambientales. Esto sin contar con el interés oficial del Departamento de Agricultura, el Departamento de Salud y Servicios Humanos con los Institutos Nacionales de Salud y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, el Departamento de Seguridad Nacional y la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional, además de otros gobiernos estatales y locales.

Pero el equipo descubrió que comprometerse con el público, y no solo con las agencias gubernamentales, también fue clave para el éxito del proyecto. Ser transparente con el público, dijo Rummel, no solo es importante para tener apoyo, también es crucial para garantizar que la iniciativa sea responsable y segura. “La apertura total es lo único que va a lograr que esto funcione, y eso significa que tienes que hacer lo correcto”, sostuvo. “Si pensabas que algo de esto tenía que mantenerse en secreto, entonces no deberías hacerlo”, agregó.

Los constructores de la instalación deberán considerar el interés público, no solo la investigación, cuando se comuniquen. Scott Hanton, director editorial de la publicación Lab Manager, suele pensar en los desafíos de percepción y comunicación que enfrentará la NASA con la instalación de recepción de muestras.

Hanton cree que se debe tomar en cuenta el punto de vista personal del residente. “No solo es la perspectiva del científico que busca aprender algo nuevo, sino ¿por qué el barrio, la región, el estado y el país deben embarcarse en esta inversión y este riesgo?”, consideró.

Afirma que contar con la asesoría de grupos comunitarios que incluyan deliberadamente algunas personas muy críticas podría generar buena fe.

No obstante, Hanton ve en este riesgo extraterrestre una bendición terrestre. “Me parece que es un problema nuevo y va a necesitar una nueva respuesta”, dijo. La inversión de la NASA en la construcción de una instalación segura podría resultar en mejores biolaboratorios en general.

“Habrá desafíos técnicos muy interesantes –señaló– que podrían brindar más beneficios a la humanidad que cualquier cosa que aprendan de las muestras”.

Resulta claro que Harrington está muy entusiasmada con las muestras. Marte es una cápsula del tiempo geológica y ambiental que revela cómo pudo haber sido la Tierra hace eones. “En realidad podremos conocer mucho sobre la evolución de la Tierra”, reflexionó Harrington.

Y podría ayudarnos a comprender un poco más sobre cómo un planeta produce seres que fabrican una nave espacial que viaja hacia otro mundo, y luego trae un poco de ese mundo hasta este planeta.

Por Sarah Scoles