Vi khuẩn ở không gian: Làm thế nào để duy trì sự sạch sẽ cho trạm vũ trụ?

Khi đến Trạm vũ trụ quốc tế, các phi hành gia mang theo một lượng lớn vi khuẩn từ Trái đất. Họ sẽ ngăn chặn các vi sinh vật này gây ra những vấn đề gì?

Năm 1998, Trạm vũ trụ Hòa Bình của Nga bắt đầu có dấu hiệu lão hóa sau 12 năm tồn tại trên quỹ đạo, với các vấn đề như mất điện, lỗi máy tính, và rò rỉ hệ thống kiểm soát không khí. Các phi hành gia đã phát hiện vi khuẩn và nấm trong nước tiểu của họ và trên bề mặt trạm vũ trụ.

Khi kiểm tra, họ phát hiện vi khuẩn và nấm trên bề mặt trạm vũ trụ. Một số vi khuẩn đã ăn mòn linh kiện của trạm vũ trụ, đe dọa tính an toàn của nó.

Mỗi mô-đun viên nang được phóng từ Trái đất đến Trạm vũ trụ Hòa Bình đều được kiểm tra kỹ lưỡng, nhưng các phi hành gia vẫn mang theo vi khuẩn và nấm, tạo ra một môi trường mới cho chúng phát triển.

Mỗi người mang theo một số lượng lớn vi khuẩn và nấm từ cơ thể của mình, tạo ra một môi trường mới cho chúng phát triển trên trạm vũ trụ.

Christine Moissl-Eichinger, một nhà vi trùng học tại Đại học Y khoa Graz (Áo), đã dẫn đầu một nghiên cứu của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), sử dụng các phi hành gia trên trạm vũ trụ để thu thập và lấy mẫu phân tích 'cộng đồng vi sinh vật' trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS).

'Không gian là một môi trường rất căng thẳng, không chỉ đối với con người', cô nói. 'Chuyến bay vào vũ trụ sẽ gây áp lực lên các phi hành gia và chúng tôi muốn biết liệu những vi sinh vật này cũng sẽ bị căng thẳng và tạo ra những phản ứng tồi tệ hay không.'

Nghiên cứu này dường như xuất hiện rất đúng thời điểm. Vào tháng 11/2000, nhóm phi hành gia đầu tiên đã lên Trạm vũ trụ quốc tế. Đến tháng 11 năm nay, thời gian làm việc liên tục của nhân loại trên đó sẽ đạt 20 năm. Khi cả thế giới đang chiến đấu chống lại đại dịch Covid-19, nghiên cứu này cũng đặt ra một câu hỏi thú vị: Làm thế nào để bảo vệ trạm vũ trụ khỏi các vi sinh vật gây hại?

Sau nghiên cứu vi sinh ở Trạm vũ trụ Hòa Bình, các nhà sinh học đã lo lắng rằng các sinh vật khác vẫn có thể sống trên trạm vũ trụ, đặc biệt là một số vi sinh vật có thể gây nguy hiểm cho trạm vũ trụ hoặc thậm chí là các phi hành gia.

'Chúng tôi muốn thấy thành phần di truyền và những thay đổi của cộng đồng vi sinh vật, bởi vì chúng phải trải qua quá trình thích nghi', Moisel-Essinger nói.

Trên Trạm vũ trụ quốc tế đã nuôi cấy đều đặn khoảng 55 loại vi sinh vật. Mặc dù môi trường không có trọng lực, những vi khuẩn, nấm, nấm mốc, động vật nguyên sinh và virus đã thích nghi tốt với môi trường không gian.

'Chúng không cho thấy khả năng kháng kháng sinh cao hơn hoặc các đặc điểm khác có khả năng gây hại cho con người', Moisel-Essinger chia sẻ. 'Nhưng chúng tôi thấy rằng chúng thích nghi với mọi bề mặt kim loại.'

Vi sinh vật có khả năng xử lý kim loại được gọi là 'Vi sinh vật Technophile'. Giống như các vi sinh vật trên Trạm vũ trụ Hòa Bình, chúng có thể gây ra các rủi ro lâu dài cho những hệ thống khác nhau của trạm vũ trụ. Và về lâu dài, điều này có thể gây khó khăn cho việc quản lý và an toàn của toàn bộ nơi này.

Do đó, các phi hành gia cần giúp kiểm soát quần thể vi sinh vật trên trạm vũ trụ. Mỗi tuần, các phi hành gia phải lau bề mặt vật thể bằng khăn lau kháng khuẩn và sử dụng máy hút bụi để hút bất kỳ mảnh vụn vương vãi nào. Đây là 'việc nhà' quan trọng nhất hàng ngày, để có thể giữ cho khu vực nhà bếp sạch sẽ và ngăn ngừa nấm mốc đổ xuất hiện trên các thiết bị thể thao và thiết bị thí nghiệm.

'Ở một mức độ nhất định, chúng tôi dựa vào các phi hành gia để làm việc nhà', ông Kouthe Lasseur, người đứng đầu nghiên cứu hệ thống hỗ trợ sự sống tại Cơ quan Vũ trụ châu Âu cho biết. 'Nhưng chúng tôi cũng sử dụng các phương tiện kỹ thuật để lọc không khí hay giữ sạch nước.'

Những bài học từ Trạm vũ trụ Hòa Bình đã được áp dụng cho thiết kế và vận hành Trạm vũ trụ quốc tế, bao gồm việc làm cho môi trường trở nên khô hơn (mọi sự sống đều thích nước), lưu thông không khí nhiều hơn và hút bụi vào hệ thống lọc gió liên tục.

'Sự khác biệt chính giữa việc dọn dẹp tại nhà và trên Trạm vũ trụ quốc tế là bụi ở đây sẽ không đọng lại, mà tích tụ trong các lỗ thông hơi', Ruther nói. 'Và bất kỳ vật thể nào khác, như bút chì hoặc kính, cũng sẽ bị thổi bay. Trên thực tế, bất cứ thứ gì không cố định trên tường đều có xu hướng di chuyển trong không gian.'

Kinh nghiệm từ Trạm vũ trụ quốc tế cho thấy con người có thể cùng tồn tại với hệ vi sinh vật của riêng mình với rất ít tác dụng phụ. Tuy nhiên, các nhà khoa học hiện lo lắng về những gì xảy ra khi chúng ta rời khỏi quỹ đạo Trái đất (vốn tương đối an toàn) và du hành lên mặt trăng hay sao Hỏa.

'Trạm vũ trụ ISS hiện đang ở trong vành đai bức xạ Van Allen, do đó ít tiếp xúc với các bức xạ hơn', Ruher nói. 'Nhưng khi chúng ta đi qua vành đai này, sự phơi nhiễm bức xạ sẽ mạnh hơn và sự tiến hóa của vi sinh vật (thông qua đột biến gen) có thể sẽ nhanh hơn.'

Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đang phát triển một tàu vũ trụ nhỏ di chuyển trên quỹ đạo quanh Mặt trăng để làm trạm trung chuyển, tới các điểm đến mới như Sao Hỏa. Đây là một hệ thống phòng thí nghiệm và khu vực sinh sống, được gọi là 'Gateway'. Các phi hành gia sẽ sống ở đó trong một vài tuần, sau đó chúng có thể bị bỏ trống trong vòng vài tháng.

'Chúng tôi phải đảm bảo rằng các phi hành gia rời đi và trở về mà không để lại một môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật', Ruher nói. 'Bởi vì hậu quả có thể rất nghiêm trọng.'

Các nhà khoa học vẫn đang làm việc chăm chỉ để nghiên cứu những gì có thể xảy ra khi con người lần đầu tiên bước lên bề mặt Sao Hỏa. Sau tất cả, mọi thứ được gửi đến hành tinh đỏ này vẫn rất sạch sẽ. Chiếc xe tự hành mới nhất của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu được lắp ráp trong căn phòng sạch nhất ở Anh. Để tạo ra nó, các kỹ sư phải mặc đồ lót đặc biệt, quần áo bảo hộ đầy đủ, luôn đeo khẩu trang và hai đôi găng tay. Là một phần của chương trình thám hiểm sao Hỏa 'ExoMars', xe tự hành dự kiến ​​sẽ được ra mắt vào cuối năm nay, tới sao Hỏa vào đầu năm tới, nhằm tìm ra dấu hiệu của sự trong quá khứ hoặc hiện tại. Do đó, điều cần thiết là phải tránh việc nó bị ô nhiễm bởi bất kỳ sự sống nào trên Trái đất.

Và đối với việc thám hiểm sao Hỏa, sự tồn tại của con người đã trở thành một vấn đề lớn. Không thể loại bỏ tất cả dấu vết của vi sinh vật từ các phi hành gia. Vì vậy, làm thế nào chúng ta có thể ngăn mình khỏi việc gây ô nhiễm môi trường sao Hỏa ban đầu, hoặc nhầm tưởng rằng các vi sinh vật trên sao Hỏa được chúng ta mang tới từ Trái đất?

'Vâng, chúng tôi có rất nhiều vi sinh vật trên cơ thể, nhưng chúng tôi sẽ không 'cởi trần' và chạy loanh quanh trên Sao Hỏa', Gerhard Kminek, quan chức phụ trách về bảo vệ môi trường của Cơ quan không gian châu Âu, cho biết. 'Cả phi hành đoàn sẽ mặc đồ vũ trụ để duy trì sự sống và không để vấn đề ô nhiễm thoát khỏi bộ đồ đó.'

Nhiều chuyên gia từ các cơ quan vũ trụ hàng đầu trên thế giới đã hình thành một nhóm làm việc, dự kiến sẽ đưa ra các đề xuất về việc bảo vệ Sao Hỏa khỏi sự khám phá của con người vào cuối năm nay. Và vấn đề ô nhiễm vi khuẩn là một trong những vấn đề họ hy vọng sẽ giải quyết được.

Tất nhiên, vấn đề cấp bách hơn là làm thế nào để đưa các vi sinh vật từ Sao Hỏa trở về Trái đất một cách an toàn. Hiện tại, một nhiệm vụ đưa các mẫu đất và đá từ Sao Hỏa trở lại Trái đất đang được thực hiện và những mẫu vật này có thể chứa sự sống.

Trong nhiều bộ phim khoa học viễn tưởng, vi khuẩn hoặc virus từ không gian thường gây ra những hậu quả tàn khốc cho thế giới. Đối với các nhà khoa học, thực sự có rất nhiều nguy cơ chưa biết về việc đưa vi khuẩn từ không gian trở lại Trái đất. Mặc dù nghiên cứu mới nhất chỉ ra rằng không có sinh vật nguy hiểm nào trên Trạm vũ trụ quốc tế, nhưng sự hiểu biết về sự tiến hóa của vi sinh vật trên trạm vũ trụ quốc tế vẫn còn. Những kiến thức này sẽ giúp đảm bảo an toàn cho các phi hành gia đầu tiên trở về từ Sao Hỏa.

'Khi các phi hành gia trở về từ Sao Hỏa, nếu chúng ta có những khám phá mới về hệ vi sinh vật của họ, thì chúng ta có thể đánh giá liệu điều này có phải do một sinh vật sao Hỏa tiềm năng gây ra hay là thứ chúng ta đã nhìn thấy trong các chuyến bay vào vũ trụ của con người trước đây', Keminek nói.

Đồng thời, các nhà vi trùng học cũng mong muốn khám phá ra một cái gì đó trên Mặt trăng. 50 năm trước, các phi hành gia thực hiện nhiệm vụ Apollo đã để lại khoảng 96 túi chất thải của con người trên mặt trăng. Khi con người trở lại Mặt trăng trong thập kỷ tới, NASA hy vọng sẽ lấy được một số trong những chiếc túi này để tìm hiểu xem liệu còn tồn tại vi sinh vật nào hay không. Nếu câu trả lời là có, nó sẽ đánh dấu một bước nhỏ khác trong sự hiểu biết của chúng ta về hệ vi sinh vật của con người.

Tham khảo Sina