بشر هنوز برای آلودگی میان‌سیاره‌ای آماده نیست
فرض کنید سال ۲۰۳۴ است. این سناریو را در نظر بگیرید:
کاوشگری به اروپا، قمر سیاره مشتری فرستاده شده است تا سطح یخی آن را حفاری کرده و از اقیانوس زیرسطح آن عکاسی کند. کاوشگر درست چند ساعت قبل دچار نقص فنی شد و تصاویری را از شکل‌هایی به زمین ارسال کرد که می‌توانند نوعی از حیات باشند. دانشمندان خیلی سریع مأموریت بعدی را برای جمع‌آوری نمونه‌ها و بازگشت آن‌ها به زمین برنامه‌ریزی کردند؛ اما به دلیلی که برای کسی مشخص نیست، کاوشگر اول کاملاً استریل نشده بود و حامل باکتری‌های سخت‌جانی بود که حتی از اتاق‌های پاکیزه‌ی مأموریت هم جان سالم به در بردند. تا زمانی که مأموریت بعدی نمونه‌ها را به زمین برگرداند باکتری‌ها در آب‌های شور و تاریک اروپا رشد می‌کند. بدین‌ترتیب اولین فرصت ما برای بررسی اکوسیستم واقعی فرازمینی از بین می‌رود.
سناریوی فوق، کابوسی برای ناسا و دیگر سازمان‌های فضایی است. به‌همین‌دلیل، این سازمان‌ها سخت در تلاش هستند تا در هر مأموریتی از آن اجتناب کنند؛ اما برخی پژوهشگران شاخه‌ی کمترشناخته‌شده‌ی بوم‌شناسی معتقدند حتی استانداردهای شدید فعلی به اندازه‌ی کافی دقیق نیستند و با آماده‌سازی مأموریت‌های بلندپروازانه‌تر به قمرها و سیاره‌های دیگر، خطر آلودگی بین سیاره‌ای هم افزایش خواهد یافت.
پژوهشگرها معتقدند به برنامه‌ی بهتری برای آلودگی ارسالی نیاز داریم. در این نوع آلودگی فناوری زمینی عامل انتشار میکروب‌ها است. همچنین باید آلودگی بازگشتی را در نظر داشته باشید که براساس آن حیات فرازمینی زمین را آلوده می‌کند. برای حل این مشکلات باید دو ابزار مهم را به کار بگیریم: علم تهاجم و مطالعه‌ی چگونگی نفوذ گونه‌های زمینی به اکوسیستم‌های یکدیگر. به گفته‌ی آنتونی ریکاردی، استاد بوم‌شناسی تهاجمی و اکوسیستم‌های آبی در دانشگاه مک‌گیل:
با توجه به اینکه طرح‌های منسجمی برای بررسی نواحی جدید حیات وجود دارند، این طرح‌ها می‌توانند مجموعه‌ای از ریسک‌ها را به‌دنبال داشته باشند. علم تهاجم بر پایه‌ی امنیت زیستی در سطوح ملی و بین‌المللی پیاده‌سازی شده است. من و همکارانم معتقدیم این علم می‌تواند به‌طور مشابهی امنیت زیستی در مقیاس سیاره‌ای و بین سیاره‌ای را کنترل کند.
احتمال تهاجم فرازمینی
به دلیل پیشرفت‌های فناوری بی‌سابقه در سال‌های گذشته، توانایی ما برای بررسی دنیاهای دیگر از سیارک‌ها گرفته تا سیاره‌ها و قمرهای اقیانوسی، رو به توسعه است. این اکتشافات با ریسک‌هایی همراه هستند. ناسا می‌خواهد نمونه‌های مریخ را تا اوایل دهه‌ی ۲۰۳۰ به زمین بازگرداند و مأموریت‌هایی به تایتان قمر زحل و اروپا قمر مشتری را در دهه‌ی جاری پیش رو دارد؛ اجرامی که بالقوه می‌توانند میزبان حیات باشند. به گفته‌ی ریکاردی:
اندازه‌گیری ریسک‌ها غیرممکن است زیرا واضح است که هیچ داده‌ای در رابطه با آلودگی فرازمینی دراختیار نداریم. بدون تحلیل فنی، به سختی می‌توان موجودات زنده‌ی فرازمینی را از حیات زمینی تفکیک کرد.
در سال ۱۹۶۹، رمان علمی تخیلی و فیلم سویه آندرومدا (The Andromeda Strain) به تهاجم میکروب‌های کشنده‌ی فرازمینی به زمین ازطریق ماهواره‌ای نظامی پرداخت؛ اگرچه این اثر علمی تخیلی است چندان هم دور از ذهن نیست. در سال ۲۰۱۳ پژوهشگران از نوعی حیات میکروبی جدید پرده برداشتند که دارای کمتر از ۹۵ درصد اشتراک توالی ژنتیکی با نزدیک‌ترین خویشاوند خود بود. این باکتری که در اتاق‌های تمیز ناسا و آژانس فضایی اروپا با فاصله‌ی هزاران کیلومتر از یکدیگر کشف شده بود، حشره‌ی اتاق تمیز (Tersicoccus phoenicis) نامیده شد.
برخی کارشناسان به نظریه‌ی پان‌اسپرمیا باور دارند. براساس این نظریه حیات در ابتدا در نقطه‌ای دیگر از جهان وجود داشت و با برخورد شهاب سنگ یا دنباله‌دار به زمین راه پیدا کرد. این نظریه می‌تواند به شیوه‌ای دیگر هم عملی شود. نمونه‌ی دردسرساز این مشکل را در سال ۲۰۱۹ شاهد بودیم وقتی یک فضاپیمای حامل تاردیگرید با سطح ماه برخورد کرد. تاردیگرید یا خرس آبی یکی از سخت‌جان‌ترین شکل‌های میکروسکوپی حیات روی زمین است. به گفته‌ی ریکاردی:
ریسک فجایعی مثل زلزله‌های عظیم یا فروپاشی‌های هسته‌ای نسبتاً پائین هستند؛ اما وقوع آن‌ها غیرقابل قبول است و بنابراین باید راهکارهای حفاظتی را در پیش گرفت. به همین ترتیب باید از آلودگی میکروبی میان‌سیاره‌ای اجتناب کرد.
آمادگی برای تهاجم فضایی
سازمان‌های فضایی سراسر جهان مدت‌ها است از خطرها آلودگی بیولوژیکی آگاه هستند به‌همین‌دلیل، پروتکل‌های محافظتی سیاره‌ای را از دهه‌ی ۱۹۶۰ تصویب کردند. این قوانین از آن زمان به‌روزرسانی شده و تغییر کرده‌اند. بخشی از قوانین به این شرح هستند: همه چیز باید در محیط استریل اتاق‌های پاکیزه مونتاژ شود؛ هر فضاپیمایی باید فهرستی از موجودی‌های تمام مواد زیستی را داشته باشد؛ بار زیستی کامل به معنی حضور سطحی جانداران میکروسکوپی کوچک، براساس نوع مأموریت باید زیر سطح آستانه باشد.
ناسا در سال ۲۰۲۰ سیاست‌گذاری حفاظتی سیاره‌ای خود را برای ماه و مریخ به‌روزرسانی کرد. این قدم از این جهت مهم است که کاوش مریخ در اصل به دلیل پروتکل قدیمی آلودگی ممنوع بود اما حالا اصلاحیه‌ی این پروتکل از مأموریت‌های سرنشین‌دار ایمن به مریخ حمایت می‌کند. به گفته‌ی آتنا کوستنیز، رئیس کمیته‌ی پژوهش‌های فضایی (COSPAR):
ترس‌ها پس از دنیاگیری کرونا افزایش یافتند، زیرا این دنیاگیری ثابت کرد تا چه اندازه یک میکروب ناشناس می‌تواند غیرقابل پیش‌بینی و چالش‌برانگیز باشد. باید در هر زمینه‌ای بسیار مراقب و محتاط باشیم. ما پروتکل‌ها را ایجاد کردیم و دقت آن‌ها را بالا بردیم، آن‌ها را بهینه کردیم، درنتیجه با چنین موقعیتی برخورد نخواهیم کرد.
همان‌طور که کوستنیز هم اشاره می‌کند ریسک در سال‌های گذشته به‌ویژه با وجود شرکت‌های خصوصی درگیر در سفرهای فضایی افزایش پیدا کرده است. وقتی کوستنیز در سال ۲۰۱۸ به‌عنوان رئیس COSPAR انتخاب شد، کمیته هر دو سال یک بار برگزار می‌شد حالا هر دو ماه یک بار برگزار می‌شود.اما اقدامات مثبت در جهت پیشرفت و همچنین وجود کارشناسان و نمایندگان هر تیم خصوصی و عمومی در ایجاد پروتکل‌های امنیتی می‌تواند به کاهش ریسک‌های آینده‌ی آلودگی کمک کند. به گفته‌ی کوستنیز: «پیش‌نیازهای ویژه‌ای برای استریل کردن فضاپیماها یا ابزارها وجود دارد.»
به‌ویژه ایجاد انبارهای مواد زیستی در فضاپیماها باعث می‌شود در صورت کشف حیات در سیاره‌ی دیگر، این شک به وجود بیاید که انسان این حیات را منتقل کرده است. هرچند کمیته‌ی COSPAR از تعداد زیادی دانشمند از جمله زیست‌شناس‌ها، میکروبیولوژیست‌ها، اخترزیست‌شناس‌ها و زمین‌شناس‌ها تشکیل شده که به شیوه‌های مختلف در این پروژه مشارکت دارند و این تیم همچنان رو به گسترش است. ممکن است در آینده هم بوم‌شناسان تهاجمی به این گروه اضافه شوند. به گفته‌ی کوستنیز:
ما به سمت تمرکز تخصص در کمیته حرکت می‌کنیم. برای پاسخگویی و برآورده ساختن نیازها به اقدامات جدی‌تر و چالشی‌تری نیاز داریم.
بااین‌حال هنوز هم ابهاماتی وجود دارد. در دسامبر ۲۰۲۰ کپسولی پر از نمونه‌های برداشت شده از سیارک بنو در استرالیا فرود آمد و تنها قانون بازگشت نمونه‌ها این بود که احتمال بازگشت یا بازگشت‌های آسیب‌زا برای سلامت عمومی تا حد ممکن پایین باشد.
چه درس‌هایی را می‌توان از علم تهاجم آموخت؟
ریکاردی و همکاران او مقاله‌ای را در مجله‌ی BioScience منتشر کردند که در آن توضیح می‌دهند چگونه علم تهاجم، علم نوظهور متمرکز بر بوم‌شناسی، گوناگونی زیستی و روابط طعمه و شکارچی روی زمین می‌تواند بر موقعیت‌های دیگر اعمال شود. درس‌های زیادی را می‌توان از علم تهاجم آموخت زیرا به دلیل فعالیت‌های انسانی، سرعت گسترش میکروب‌های فرازمینی در محیط‌های مختلف می‌تواند به شکل بی‌سابقه‌ای افزایش پیدا کند. حتی دورافتاده‌ترین نقاط در اعماق اقیانوس‌ها یا قله‌ی کوه‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرند. تعداد زیادی از گونه‌ها پس از افزایش مهاجمان پرورش‌یافته توسط انسان مثل گربه‌ها و موش‌ها، درمعرض خطر انقراض قرار گرفتند.
ریکاردی و همکاران او در مقاله‌شان به درس‌های آموخته‌شده از این علم و پیاده‌سازی آن در مقیاس سیاره‌ای اشاره می‌کنند. یکی از بزرگ‌ترین دیدگاه‌های مربوط به زیست تهاجمی این است که اکوسیستم‌های جزیره‌ای مثل هاوایی، نیوزیلند، استرالیا و جنوبگان که در انزوای کامل به تکامل رسیده‌اند، درمعرض خطر گونه‌های فرازمینی قرار دارند. براساس دیدگاهی دیگر میکروب‌ها به‌شدت تطبیق‌پذیر هستند. براساس یک پژوهش، باکتری اشریشیا کلی (E.coli) در شرایط ریزگرانش آزمایشگاه می‌تواند تا چند هزار نسل رشد کند، تحت جهش‌ها و تکامل‌ها قرار بگیرد و بدین‌ترتیب رقابتی‌تر از اشریشیا کلی معمولی عمل کند و حتی دربرابر آنتی‌بیوتیک هم مقاوم شود. به گفته‌ی ریکاردی، امروزه امنیت زیستی متمرکز بر تهدیدهای شناخته‌شده است و او به‌دنبال مشارکت در ناشناخته‌ها است. او همچنین می‌گوید: «اکتشافات اولیه و واکنش سریع، از معیارهای کلیدی امنیت زیستی هستند.»
مقاله‌ی مرتبط:به یک دلیل بسیار ساده مریخ برای حیات مناسب نیستموجودات زنده فرازمینی می‌توانند زمین را آلوده کنند
برای مثال پژوهشگرها می‌توانند به بررسی توسعه‌ی ماشین‌های توالی‌سازی سریع DNA بپردازند که مثل توالی‌سازی Oxford Nanopore MinION می‌توان در فضا از آن‌ها استفاده کرد. این ماشین‌های توالی‌سازی DNA باید براساس مجموعه‌ی جامعی از داده‌ها روی تمام میکروب‌های اتاق تمیز مثل ترسیکوکوس فوئنیکیس (Tersicoccus phoenicis) برنامه‌ریزی شوند. همچنین به گفته‌ی ریکاردی نیاز به برنامه‌ریزی سناریو و اسکن چشم‌انداز داریم. این دو روش در زمینه‌ی علم تهاجمی متداول هستند. در این دو روش تعداد زیادی داده درباره‌ی روابط بین بازیگران جمع‌آوری می‌شود و به ابرکامپیوترها داده می‌شود تا متخصصان مدل‌هایی را برای آینده ایجاد و پیش‌بینی کنند.
البته تمام اقدامات فوق به کمک دانشمندان تهاجمی در گفتگوهای حفاظت از سیاره‌ای مطرح شدند. به گفته‌ی جان ویلسون، دانشمند ارشد مؤسسه‌ی ملی گوناگونی زیستی آفریقای جنوبی که روی تهاجم‌های بیولوژیکی کار می‌کند:
فرایند و فکر کردن درباره‌ی مسئله اهمیت دارد. همچنین جانداران مشخص باید به موقعیت مشخصی برسند و به گونه‌ای رفتار کنند که توسط جامعه قابل مدیریت باشد. اینکه تهاجم چگونه پیش برود و چگونه با آن برخورد شود به جامعه وابسته است. زیست تهاجمی در واقع می‌تواند نوعی چارچوب فکری را درباره‌ی توسعه‌ی جوامع کوچک فراهم کند.
با افزایش مأموریت‌ها و سفرهای فضایی به‌ویژه مأموریت‌های سرنشین‌دار، احتمال آلودگی میان‌سیاره‌ای ازطریق جانداران کوچک میکروسکوپی افزایش خواهد یافت.