Слова «Луна» и «астробиология» не часто появляются в одном и том же предложении — даже в заявлениях тех немногих космических агентств и частных корпораций, планирующих высадку на лунную поверхность впервые после миссии НАСА «Аполлон-17» в 1972 году.
Тем не менее, риск заражения Луны земными бактериями достаточно высок. По крайней мере один бактериальный вид, Streptococcus mitis, мог выжить внутри камеры Surveyor 3, которая провела около 2.5 лет на Луне, прежде чем астронавты Аполлона 12 вернули ее на Землю. Правда, сейчас эксперты склонны думать, что капсула была заражена этими бактериями уже при возврате на Землю. Однако, последующие исследования убедительно показали, что некоторые земные организмы — Deinococcus radiodurans и Bacillus subtilis, а также крошечные беспозвоночные, называемые Tardigrades, действительно могут выдержать продолжительное воздействие суровых условий космического пространства. И прямое, и обратное загрязнение — самая острая проблема по защите планет.
Первичное загрязнение — это типичная проблема межпланетных миссий, стремящихся сохранить окружающую среду Марса или океанов ледяных лун внешней солнечной системы, таких как Энцелад или Европа, чтобы в будущем астробиологи могли идентифицировать родную жизнь там — если она, конечно, существует. Но как должны применяться запреты и ограничения по обеспечению биологической защиты к Луне, и какие уроки из эпохи миссий Аполлонов могут быть применимы в ближайшие годы, если мы захотим туда вернуться?
Сборка спутника в стерильных условиях.
«Биологические меры предосторожности во времена Аполлонов были связаны только с предотвращением обратного заражения от предполагаемых лунных организмов», — говорит Энди Спрай, старший научный сотрудник Института SETI и консультант по планетарной защите NASA. Еще до первых полетов Аполлонов наличие жизни на Луне считалось практически невозможным, но все же меры предосторожности против обратного загрязнения были введены в действие, учитывая, какие могут быть катастрофические последствия заражения. Космонавты и лунные образцы, а также инженер и летный хирург, которые встречали возвращающиеся экипажи, были помещены в карантин на 21 день после полетов Аполлона 11, 12 и 14 (Аполлон-13 не смог приземлиться на Луну, поэтому карантин не был необходим). И только начиная с Аполлон 15 карантин был отменен, потому что анализ лунных образцов, привезенных Аполлоном 11 и 12, показал, что Луна безжизненна.
Начиная с 1980-х годов Комитет по исследованию космического пространства (КОСПАР) начал подготовку протоколов, направленных на предотвращение прямого загрязнения, чтобы лучше защитить окружающую среду других космических объектов от земных бактерий. Эти принципы эволюционировали с течением времени, поскольку объем наших знаний тоже не стоял на месте. И хотя сегодня мы знаем больше, чем когда-либо прежде, о потенциале жизни в других мирах, отсутствие реальных чужеродных организмов для изучения означает, что наши растущие объемы знаний, как правило, вызывают больше вопросов, чем дают ответов. В отличие от эпохи Аполлонов, сегодня ответ на вопрос о том, требует ли небесное тело какой-либо защиты от земных организмов, уже не является простым «да» или «нет».
«Существует пять категорий планетарной защиты COSPAR», — говорит Спрай. «Категория I заключается в том, что для защиты целевого объекта не требуется никаких мер предосторожности. Требование — просто продемонстрировать, что ваша миссия не нуждается в каких-либо особых мерах предосторожности». С 2008 года Луна относится к категории II — а это значит, что, хотя она не является целью для поиска жизни, исследование там требует осторожности. Это связано с тем, что безжизненная поверхность спутника дает уникальные подсказки об истории нашей солнечной системы — и, возможно, о происхождении и эволюции жизни на Земле.
Астронавты Аполлон 11 в карантине.
Карантины и другие меры планетарной защиты Аполлонов 11, 12 и 14 имели несколько общих черт с нынешней категорией V, которая применяется к миссиям, в которых оборудование или образцы возвращаются на Землю из потенциально пригодных для жизни (или, возможно, даже населенных) миров, таких как Марс, Европа или Энцелад. В таких случаях одной целью является предотвращение заражения этих космических объектов земными организмами, другой — сохранить возвращенные образцы нетронутыми, точно так же, как во время полетов Аполлонов на Луну. Разумеется, миссии категории V также должны препятствовать прямому загрязнению — цель, которая не была приоритетной для Аполлонов.
Одним из предлагаемых решений для миссий категории V — возвращение оборудования и образцов не на Землю, а в специальные лаборатории на Луне или на орбите Земли. Таким образом привезенный материал может быть проанализирован без риска заражения нашей планеты. Но такой подход является очень дорогостоящими — как минимум нужны космические станции или лаборатории на Луне. И это не единственная проблема.
Спрай говорит, что перемещение людей, оборудования и материалов по маршруту Земля-Луна без высоких требований к планетарной защите должно быть приоритетным. «Мы точно не хотим реанимировать старый протокол карантина времен Аполлона, но помещение образцов и космонавтов в изолятор, расположенный на Земле, является разумным подходом». Логистические детали такого плана все еще необходимо доработать, но Спрай уже предлагает создать карантинную установку, отвечающую «четвертому уровню биозащиты» (самый высокий уровень защиты для работы с опасными болезнетворными организмами на Земле, такими как возбудители оспы или вирус Эбола). Такой объект потребует дополнительных мер, чтобы сохранить любые образцы нетронутыми, как и большинство образцов с Аполлонов.
Один из экспериментов с бактериями на МКС.
Другой взгляд на проблему защиты Луны заключается в том, что наш безжизненный космический сосед лучше всего подходит как своего рода испытательный стенд перед полетом на «более тонкие» с астробиологической точки зрения миры, а именно на Марс. «По мере того, как мы продолжаем разрабатывать и совершенствовать требования по планетарной защиты для исследования Марса, лунная миссия дает возможность оценить эти требования, прежде чем применять их в микробиологически чувствительной среде», — говорит Джулия Митчелл, ученый из Джонсоновского космического центра. Например, добавляет она, форпост на Луне может дать новое представление о том, как микробиом космической среды обитания может со временем меняться, что может помочь улучшить методы предотвращения попадания пыли и других загрязнителей к объекту из другого мира.
Безжизненная и стерильная Луна могла бы также стать идеальным полигоном для экспериментов по «синтетической биологии», прежде чем их можно было бы развязать в других местах Солнечной системе. Этот термин относится к сложным генетическим модификациям земных организмов, таким как преднамеренное выведение фотосинтезирующих водорослей, известных как цианобактерии, для очистки воздуха или даже для получения ракетного топлива. «Исследование человеком космического пространства невозможно без применения цианобактерий», — говорит Игорь Браун, микробиолог, который разрабатывает лунные применения синтетической биологии.
Сможет ли такая далекоидущая синтетикобиотехнологическая программа межпланетных исследований человеком Солнечной системе сочетаться со строгими принципами планетарной защиты? Ответ, если он вообще когда-либо будет найден, ждет нас на Луне.
