Země má své planetární obránce i ochránce. Mezi ty, kdo ji chrání, patří i mladá vědkyně Chelsi Cassillyová, která pracuje pro NASA v soukromé společnosti Jacobs Space Exploration Group. Jejím úkolem je připravit budoucí vesmírné mise na neviditelné nebezpečí.
„Nejvíc se bojíme miliardářů,“ říká expertka na planetární ochranu
Zatímco obránci Země se dívají do dalekohledů, její ochránci se dívají do mikroskopů, vysvětluje mikrobioložka Chelsi Cassiliová.
Zjednodušeně řečeno: mise a programy nazývané Planetary defence (planetární obrana) se zaměřují na hrozby typu asteroidů nebo jiných těles, jež by se mohly s naší planetou srazit. Zatím největším úspěchem byla nedávná mise DART, které se podařilo úspěšně změnit dráhu měsíce planetky pomocí cíleného nárazu.
Zato Planetary protection (planetární ochrana) se snaží Zemi bránit před hrozbou sice velikostí mnohem menší, ale představující minimálně stejné riziko. Má za cíl ubránit pozemský život před mikroskopickými hrozbami z kosmu. Ale nejen to – jejím úkolem stejně tak je uchránit případný život ve vesmíru před mikroskopickými hrozbami ze Země.
DART
Nesmrtelné mikroorganismy
Podle Cassiliové jsou největší hrozbou takzvané endospory – tedy mikroskopické organismy schopné rychlého rozmnožování, které mají výjimečnou schopnost přečkat nepříznivé podmínky prostředí a v případě potřeby dát vzniknout novému jedinci schopnému dalšího rozmnožování.
Vědci, kteří se tomuto tématu věnují, ale přemýšlejí i o dalších nebezpečích, která vlastně ani nemusejí splňovat klasické definice života; ať už se jedná o nějakou mimozemskou obdobu našich virů, anebo třeba bioaktivní molekuly, jež by mohly nějakým způsobem nepříznivě reagovat s biologickou hmotou na Zemi.
Hrozba to dle NASA i dalších expertů je rozhodně realistická. Spousta mikrobů totiž dokáže prokazatelně odolat mnoha druhům nepříznivých podmínek – ať už je to radiace, vakuum, horko, mráz, dehydratace, chemie, kyselina, sůl, tlak, náraz, hlad nebo i působení samotného času.
Svou odolností vůči vnějším podmínkám jsou dobře známé oblíbené želvušky, které jsou s to vydržet prakticky vše, co na ně vědci nasadí. Ale podobnou, ba i větší odolností, se vyznačují i některé druhy bakterií: například před dvěma lety američtí vědci popsali, že bakterie druhu Deinococcus radiodurans vydržely rok na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). To by nebylo zase až tak zajímavé, kdyby bakterie nevydržely celou tu dobu na vnější straně ISS.
Bakterie Deinococcus radiodurans pod mikroskopem
Ochrana Země, vesmíru a přístrojů
Nedá se vyloučit, že by podobnými vlastnosti nemohly disponovat i některé z vesmírných druhů bakterií, které by mohly najít mise například na Mars nebo na Europu. Výzkum je podle Cassiliové významný nejméně ze tří důvodů.
Z etického hlediska je důležité udržet nedotčené prostředí na místech, která jako lidstvo navštívíme. Tato část práce planetární ochrany by se dala přirovnat ke strážcům nějakého národního parku, kteří brání čistou přírodu před invazními druhy nebo odpadky.
Zároveň by se na Zemi neměly dostat organismy, které mohou být nebezpečné. A pokud se sem už dostanou, pak jen způsobem, který bude pod kontrolou. „Všichni jsme zažili pandemie, takže asi tušíme, že je lepší být opatrný, než na Zemi zavlečeme nějaké marsovské viry,“ vysvětluje Cassiliová.
Ochranu ale potřebují i samotné stroje, jež se na misích podílejí. Dobře se ví, že mnoho druhů mikroorganismů může napadat a poškozovat materiál. Teoreticky stačí jen pár „zapomenutých“ mikrobů a tyto mikroorganismy mohou poškodit důležité těsnění nebo spoj v sondě za miliardy dolarů.
To všechno si kosmické mocnosti uvědomují už od počátku vesmírného věku. A myslí se na to i v základním dokumentu, který ohledně výzkumu státy podepsaly.
Je jím kosmická smlouva z roku 1967, ke které se připojila více než stovka států celého světa, včetně Československa – a čeští právní vědci se na ní významně podíleli. Její článek IX. říká: „Smluvní státy provádějí studium kosmického prostoru včetně Měsíce a jiných nebeských těles a jejich výzkum tak, aby předešly jejich škodlivému zamořování a rovněž nežádoucím změnám v okolí Země, které by mohly nastat přenesením mimozemské hmoty, a pokud je to nezbytné, činí proti tomu příslušná opatření.“
Dva hlavní cíle
Chelsi Cassillyová zdůrazňuje, že v současné době jsou před NASA hlavní dva cíle: Mars a Europa.
Jupiterův měsíc Europa je nejvážnějším kandidátem na mimozemský život. Má zřejmě magnetické pole, tenkou kyslíkovou atmosféru, ledový povrch a pod ním slaný oceán. Vědci jsou přesvědčení o tom, že je velmi pravděpodobné, že v tomto oceánu se nacházejí takzvané hydrotermální průduchy – tedy místa, kudy se do vody dostává teplo a minerály z nitra planety. Na Zemi se právě v takových místech drží život – a podle některých hypotéz tam dokonce mohl i vzniknout.
Jupiterův měsíc Europa
V současné době se tam chystá mise Europa Clipper, která by měla odstartovat už v roce 2024. Sonda by měla obíhat kolem Jupiteru a přitom by se měla asi 40–50krát přiblížit k Europě. Během toho bude zjišťovat, jsou-li na ní podmínky pro život. Protože poletí tak blízko, je zapotřebí dodržovat některé zásady planetární ochrany, a to přestože sonda ani nepřistane.
Po Clipperu by měl přijít na řadu Europa Lander. Tento koncept sice ještě není schválený, ale pokud bude, měl by tento stroj na Europě i přistát. Robot vzhledem značně podobný Malému bohovi z komiksu, jenž vycházel v časopise ABC, odebere vzorky z hloubky 12 centimetrů pod povrchem a rovnou je analyzuje v miniaturní laboratoři. Bude také zkoumat povrch a hledat biosignatury života, tedy stopy, jež po sobě mohl zanechat.
Zatímco u Europy vědce zajímá, zda na ní život je, u Marsu se ptají, zda tam život byl. O tom, že je dnes rudá planeta mrtvá, vědci příliš nepochybují. Ale v minulosti byly tamní podmínky mnohem příznivější než nyní.
Pátrání po životě nazvané Mise Mars 2020 stojí na třech pilířích. Tím prvním jsou sondy Perseverance a Ingenuity, které se už po našem kosmickém sousedovi pohybují.
Vozítko Perseverance s vrtulníčkem
Protože se ani jeden z těchto strojů nevrátí na Zemi, přiletí pro vzorky, které posbírají, druhá část mise – Sample Retrieval Lander – snad už v roce 2026. Raketa při ní vzorky odnese na oběžnou dráhu Marsu, kde mohou několik let v klidu obíhat. Až nakonec si pro ně přiletí mise Earth Return Orbiter, která vzorky donese na Zemi. Za touto částí stojí evropské státy, a bude se zřejmě jednat z hlediska planetární ochrany o vůbec nejsložitější úkol.
Největší výzva planetární ochrany
Podle Cassilyové všechny části misí na Mars i Europu vyžadují výjimečnou pozornost, co se týká jejich bezpečnosti, ale výzkum marsovských vzorků přímo a Zemi přinese zatím netušenou výzvu. Pro tyto vzorky a jejich analýzu se totiž bude muset postavit zcela nová speciální budova, jež bude fungovat jako biolaboratoř s nejvyšší možnou úrovní ochrany, tedy čtvrtého stupně.
Na rozdíl od těch, jež se dnes používají pro výzkum těch nejsmrtelnějších virů a bakterií, ale bude muset chránit nejen vnější svět před tím, co je uvnitř. Stejně neprůstřelná bude muset být i ochrana obsahu laboratoře před jakýmkoliv znečištěním zvenku. Bude se tedy jednat o vůbec nejčistější budovu v dějinách světa.
Čistota nade vše
Lidové rčení říká, že čistota je půl zdraví. Podle Chelsi Cassiliové je ale biologická čistota základem úspěchů kosmických misí. Čisté, tedy bez mikroorganismů, totiž musí být nejen samotné sondy, které se vydají hledat život, ale také všechny nástroje, které na nich pracují a všechny další předměty, jež s nimi přijdou do styku.
NASA pro ochranu těchto věcí vymyslela speciální ochranná pouzdra „Mars 2020 tubes“. Hermeticky uzavřené válce se otevřou jen jednou – když se z nich vyjme sterilizovaný nástroj pro přípravu sondy. Tyto obaly jsou samozřejmě jednorázové.
Na samotné čištění se dnes v NASA používají jen dva způsoby: horko a peroxid vodíku. Obě metody ale mají slabiny – některé materiály jsou natolik citlivé, že je není možné zahřívat, peroxid vodíku zase může jiné poškodit. „Nemůžeme vzít třeba jen tak baterie a hodit je do trouby,“ usmívá se Cassiliová. NASA i další agentury tedy hledají další možné způsoby, jak mikrobiální hrozby čistě likvidovat.
Nejde ale jen o čištění samotných sond – co nejméně baterií se musí nacházet i v samotném prostředí, kde se tyto stroje připravují. Nejtěžší přitom podle Cassiliové není vytvořit čisté prostředí, ale udržet ho takovým. Všechny místnosti musí být speciálně čištěné, všude jsou HEPA filtry, zaměstnanci se musí oblékat, jako by vcházeli do biologické laboratoře, a povrchy se čistí pomocí isopropylalkoholu. NASA také zkoumá, jestli si bakterie nevytvářejí proti těmto prostředkům odolnost.
Důležitou součástí práce je i analýza toho, jaké materiály se nejsnáze kontaminují. V laboratořích se ochladí pomocí tekutého dusíku a pak se rozbijí – vědci pak na rozdrcených částečkách zkoušejí pěstovat různé bakteriální kultury. Je to samozřejmě dost těžké, už jen proto, jak pevné a „nezničitelné“ materiály se v kosmickém výzkumu používají. Díky tomu ale v NASA vědí, jaké je riziko pro různé materiály.
Dva důvody k obavám
Vědci se snaží, aby součástí všech misí byla normalizace. Tedy aby stejná pravidla platila všude, pro všechny státy a pro všechny materiály a postupy, které jsou použité. Toto nastavení by mělo zaručovat, že nedojde k neočekávaným problémům. Ale jak říká Chelsi Cassillyová: „Mise se mohou děsivě pokazit.“ Pro NASA jsou v tom největší hrozbou dva faktory.
Tím prvním je možnost, že se pozemští mikrobi při pobytu v kosmu pod vlivem tamních podmínek nějak změní a naberou jiné vlastnosti, které mohou představovat větší riziko. Že se něco takového může stát, dokazuje příklad z roku 2020.
Vědci tehdy zkoumali bakterie Deinococcus radiodurans, které byly umístěné na vnější straně ISS. Tam byly v různě silných vrstvách vystavené kosmickým podmínkám po dobu jednoho, dvou a tří let. A pak japonští experti otestovali, zda jsou schopné života: ty, které byly ve vrstvách silnějších než půl milimetru, se podařilo oživit.
- Deinococcus radiodurans je extrémofilní kokovitá bakterie z kmene Deinococcus-Thermus.
- Bakterie je odolná vůči nízké teplotě, suchu, kyselému prostředí a vakuu, ale především je známá svou velkou odolností vůči radioaktivitě – přežije i dávku záření gama o intenzitě 15 000 grayů, což je desetitisíckrát více než smrtelná dávka pro člověka. Při ozáření je sice rozlámána DNA bakterie, ta se ale během několika hodin znovu opraví.
- Poprvé byla bakterie izolována roku 1956 z konzervy s hovězím masem, které se zkazilo navzdory sterilizaci ozářením. V roce 1999 byla publikována její kompletní DNA.
Bakterie umístěné na povrchu takového útvaru sice zahynuly, ale svými mrtvými „těly“ vytvořily štít, který chránil mikroorganismy pod nimi.
Z množství, které přežilo, vědci odhadují, že pokud by vrstvička byla silnější než půl milimetru, tak by na vnějším povrchu stanice bakterie přežily asi 15 až 45 let; milimetrová kolonie by mohla přežít i ve vzdálenějším, a tedy méně pohostinném vesmíru po dobu osmi let.
Za takovou dobu mohou bakterie snadno nabrat spousty mutací a stát odolnějšími proti lékům nebo chemii anebo mohou více škodit materiálům. „Po dvou nebo více letech se nám může vrátit něco úplně jiného, než tam doletělo,“ varuje Cassillyová. Její tým proto v NASA bakterie vystavuje UV záření a radiaci a zkoumá, co se s nimi děje.
Soukromníci bez pravidel
Druhou hrozbou pro planetární ochranu jsou pak miliardáři. Výše popsané „kosmické zákony“ jsou totiž sice zcela jasné a jednoznačné, ale vztahují se jenom na státy, nikoliv na výzkumy soukromých společností. A právě ty v současné době přebírají otěže od státních agentur – jenže se všemi pravidly a standardy nemusí řídit.
Ať už jsou to Elon Musk nebo Jeff Bezos, oba mají rozsáhlé záměry spojené s cestami do kosmu, jeho výzkumem i osídlováním a využíváním. Pokud se rozhodnou zaběhlé zvyklosti porušit, není možné jim v tom zabránit.
Něco takového se totiž už stalo. Roku 2019 se soukromý experiment nadace Arch Mission (neboli Mise Archa) rozhodl dopravit na Měsíc živé organismy. Pokus se skládal z první „měsíční knihovny“ – archivu přibližně o velikosti DVD přehrávače, který obsahoval třicet milionů stránek informací, vzorky lidské DNA a také tisíce želvušek, mikroskopických, asi milimetr velkých bezobratlých tvorů schopných přežít opakované zahřátí na 150 stupňů Celsia, několik hodin v kapalném héliu s teplotou blízkou absolutní nule nebo tisíckrát silnější radioaktivitu než člověk.
GALERIE
Fascinující želvušky
Jenže izraelská sonda Berešít, která knihovnu nesla, nezvládla manévr a na měsíční povrch se zřítila. Osud želvušek zůstává neznámý. Na Měsíci nemají žádný způsob, jak se oživit ze stavu hibernace, v němž byly – není tam dostatek vody, který by k tomu byl potřebný, a neměly by tedy být schopné vrátit se do stavu, kdy se mohou pohybovat nebo dokonce rozmnožovat. Nicméně jak vědí planetární ochránci i obránci, život si vždycky najde cestu.