O plano dos cientistas para proteger a Terra de micróbios extraterrestres

EM UMA CLARA manhã de dezembro, uma equipe de cientistas acompanhou o retorno de uma bola luminosa no remoto deserto australiano para coletar materiais preciosos do espaço sideral. A cápsula do tamanho de uma caixa de sapatos, parte da missão japonesa Hayabusa2, continha rochas e poeira de Ryugu, asteroide rico em carbono que provavelmente abriga os elementos de formação da vida. Para manter a amostra intacta, a cápsula foi transferida rapidamente ao Centro de Curadoria de Amostras Extraterrestres da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (Jaxa), laboratório próximo a Tóquio projetado para evitar a contaminação de materiais cósmicos com organismos terrestres.

Durante anos, as preocupações com a proteção planetária se concentraram em impedir a contaminação do sistema solar pela Terra — esterilizando veículos espaciais e mantendo os astronautas sob estritos protocolos de quarentena. Contudo, à medida que as agências espaciais de todo o mundo se preparam para coletar mais amostras de destinos como asteroides, a Lua e Marte, os cientistas cogitam cada vez mais a probabilidade inversa: e se trouxermos micróbios extraterrestres à Terra?

No passado, os cientistas consideravam todas as amostras extraterrestres como possíveis riscos biológicos. A Nasa costumava colocar os astronautas da Apollo em quarentena ao retornarem de viagens pela superfície lunar. À medida que as amostras lunares eram examinadas, a agência concluiu que não continham vida e, assim, foram eliminados diversos desses protocolos de segurança.

Contudo, com a expansão de diversas missões com o objetivo de coletar amostras, todo cuidado é pouco. Nos últimos anos, os cientistas encontraram micro-organismos saudáveis capazes de sobreviver em locais cada vez mais inóspitos da Terra. Tardígrados minúsculos, também conhecidos como ursos d’água, podem sobreviver até no vácuo do espaço.

“Por exemplo, nas minas de ouro da África do Sul, ao perfurar uma rocha, às vezes é encontrado um reservatório de água que remonta a centenas de milhares de anos e contém micróbios”, afirma J. Andy Spry, cientista sênior do Instituto de Busca de Inteligência Extraterrestre. “Tendo luz e calor disponíveis, eles se desenvolvem.”

Além das novas amostras de Ryugu, uma sonda da Nasa recolherá fragmentos do asteroide Bennu, que possui carbono, em 2023. Em fevereiro, o Perseverance, veículo espacial da Nasa, deve pousar em uma região de Marte que pode ter preservado vestígios de vida, se é que já existiu no planeta vermelho. Basicamente, o veículo espacial coletará e armazenará amostras de rochas marcianas que serão enviadas à Terra — talvez transportando habitantes marcianos.

“Acreditamos que pode ter existido vida em Marte no passado”, afirma Spry. “Ainda pode haver viabilidade de vida em reservatórios sob a superfície do planeta.”

Assim, uma cooperação entre agências espaciais de todo o mundo, como a Nasa, a Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (Jaxa) e a Agência Espacial Europeia (ESA), estão construindo novos laboratórios altamente seguros projetados para proteger a Terra de quaisquer micróbios ou resíduos orgânicos possivelmente trazidos por futuras missões espaciais. Esses laboratórios associam tecnologias modernas de sala limpa com protocolos e equipamentos de biossegurança com alto nível de proteção empregados por laboratórios de doenças infecciosas para manipular micro-organismos nocivos como o ebola e o SARS-CoV-2.

“A campanha de coleta de amostras de Marte, atualmente em andamento, prevê que as amostras coletadas pelo Perseverance sejam encapsuladas”, explica Scott Hubbard, ex-vice-diretor de pesquisa do Centro de Pesquisa Ames da Nasa, no Vale do Silício na Califórnia, onde supervisionou programas de astrobiologia e missões a Marte.

“Em 2031, ao pousar no deserto de Utah, os recipientes com as amostras serão levados a uma instalação com o mais alto nível de proteção de biossegurança.”

Quando os astronautas eram mantidos em quarentena

Ao menos a Nasa pode usar o passado para buscar inspiração aos projetos atuais desses laboratórios. Quando os astronautas da Apollo voltaram após pisar na superfície da Lua, seus trajes espaciais estavam cobertos por poeira lunar. A Nasa nunca havia estudado a composição de rochas lunares intocadas, então a agência considerou todas as partículas da superfície lunar como um possível risco à vida humana.

As tripulações das missões Apollo 11, 12 e 14 foram mantidas em quarentena pela Nasa em um trailer AirStream modificado no convés do porta-aviões que os retirou do oceano em sua cápsula flutuante. Uma vez em terra, um helicóptero os levou ao Laboratório de Recebimentos Lunares no Centro Espacial Lyndon B. Johnson em Houston, Texas, o precursor das instalações atualmente em desenvolvimento em todo o mundo.

No Laboratório de Recebimentos Lunares, cada tripulação passava seus primeiros 21 dias de volta à Terra na Área de Recepção de Tripulantes, isolada dentro de uma barreira biológica para evitar a “contaminação de regresso”, expressão utilizada pela Nasa para a possível transmissão de microrganismos lunares na Terra. A instalação também continha uma Área de Operação de Amostras, que abrigava caixas de luvas mantidas a vácuo e equipamentos para análises biológicas.

A parte mais importante do esquema de biossegurança do Laboratório de Recebimentos Lunares era seu complexo sistema de vácuo, cujo objetivo era impedir a entrada de contaminantes externos e a circulação ou saída de possíveis micróbios lunares. O elaborado projeto de bombas e válvulas, do tamanho de um ônibus de dois andares, continha sua própria sala de armazenamento e incluía um sistema de vácuo de reserva em caso de falha do principal.

Esse laboratório foi integrado posteriormente à Diretoria Científica de Pesquisa e Exploração de Astromateriais (Ares), também no Centro Espacial Johnson, que contém amostras de poeira estelar, meteoritos e partículas de cometas, além das rochas lunares da Apollo. Todos esses materiais são armazenados em salas limpas de pressão positiva semelhantes às utilizadas na indústria de semicondutores. A pressão positiva faz com que o fluxo de ar circule sempre para fora da sala, de modo que o interior permaneça estéril.

No entanto esses sistemas são menos complexos do que os necessários para receber eventuais amostras de Marte e outras amostras novas porque não precisavam manter nenhum possível micróbio confinado.

Os laboratórios em construção “basicamente empregarão um sistema de contenção dentro de mais contenção”, esclarece Michael Calaway, contratado do Grupo de Engenharia Jacobs pela Nasa e líder de projeto de curadoria de amostras da Ares. Para essa empreitada, os projetistas estão buscando conhecimento com os maiores laboratórios de biossegurança da Terra.

Construindo o laboratório mais seguro do mundo

Em Boston, os Laboratórios Nacionais de Doenças Infecciosas Emergentes (NEIDL) entraram em isolamento. Uma contaminação de patógenos colocou a instalação em alerta vermelho. Os pesquisadores e funcionários seguem as ordens de manter quarentena enquanto chegam os socorristas.

Todos estão calmos, afinal, sabem o que fazer — e a contaminação não é real. É uma simulação, faz parte do protocolo que mantém o NEIDL em segurança e ajuda a manter sua distinção como um dos laboratórios mais seguros do planeta.

A função de Ronald Corely é prever os piores cenários. Como diretor do NEIDL, Corely coordena equipes que implantam e executam todos os níveis envolvidos nos protocolos de segurança. Há um plano em vigor para falta de energia, contaminações, ataques cibernéticos — basicamente qualquer risco que a maioria dos leigos não consideraria — para todos os níveis de seus laboratórios de biossegurança.

Em sua busca para criar instalações para proteção da Terra, os projetistas da Nasa visitaram o NEIDL para estudar seus processos e os sistemas físicos que mantêm o laboratório hermético e seguro. Embora as atuais salas limpas da Nasa dependam de pressão positiva, a contenção de patógenos requer o oposto: salas com pressão negativa que mantêm a circulação de ar dentro da sala.

Embora o Laboratório original de Recebimentos Lunares da Nasa tenha combinado ambos os sistemas, os protocolos de tecnologia e biossegurança tiveram muitos avanços desde a década de 1960. Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) dos Estados Unidos definiram seus níveis de requisitos de biossegurança na forma de códigos somente em 1984, embora esses centros tenham iniciado a discussão dessas práticas em 1955.

No primeiro nível, os pesquisadores manipulam bactérias como a E. coli, comumente encontrada em diversos locais, como alimentos contaminados e no intestino humano. Os cientistas desses laboratórios utilizam equipamentos básicos de proteção individual e implementam práticas de esterilização padrão, como descontaminação diária de todos os equipamentos e lavagem completa das mãos, para garantir que os micróbios nocivos permaneçam onde deveriam. À exceção de algumas placas de sinalização de risco biológico e dos sistemas de ventilação especializados que mantêm o ar dentro do laboratório, esses espaços pareceriam comuns a qualquer estudante de biologia.

Os laboratórios do segundo nível lidam com agentes discretamente mais perigosos, como o Staphylococcus aureus, patógeno oportunista também comum no microbioma do corpo humano. As práticas de segurança e descontaminação são mais rigorosas nesse nível, mas estão longe de ser extremas.

“No terceiro nível de biossegurança, são utilizados equipamentos de segurança completos”, afirma Corely. “É utilizado um respirador.” Os pesquisadores entram no espaço passando por portas duplas com vedação a vácuo. Por dentro, o laboratório lembra o de um curso de biologia da faculdade — com estações de laboratório cobertas com protetores de vidro e ventilação superior. Mas “no terceiro nível, deve ser possível esterilizar e descontaminar tudo”, explica ele. O SARS-CoV-2 é mantido no terceiro nível.

O quarto nível de biossegurança, o mais alto, é reservado aos contaminantes mais letais, como o vírus ebola. Nesse nível, o traje utilizado pelos cientistas é o que Corely define como totalmente encapsulado por estar ligado a mangueiras que bombeiam o ar de fora da sala. Os cientistas e os micróbios perigosos estão totalmente separados por camadas de luvas, óculos de proteção e respiradores. São utilizadas camadas e mais camadas de precauções de segurança.

Futuros centros de curadoria de amostras extraterrestres adotarão o mesmo procedimento de um laboratório de nível quatro. Os cientistas que estudam as rochas marcianas entrarão nos laboratórios com um conjunto completo de equipamentos de proteção. Passarão por portas hermeticamente fechadas a vácuo para chegar a espaços de trabalho especializados e projetados de forma rigorosa para manter os micróbios em seu interior.

Já estão em andamento os planos para conclusão dessas instalações, embora, como ocorre em outras iniciativas de exploração espacial, demorarão anos para que sejam concretizados e ainda poderão ser feitos ajustes de projetos.

A Instalação de Quarentena de Marte, a primeira a armazenar poeira e rochas do planeta vermelho em Houston, Texas, poderá acomodar astronautas que retornem de Marte até que a agência considere segura sua reintegração à sociedade. As áreas serão divididas em compartimentos e conterão filtros Hepa. A ESA, que trabalha em cooperação com a Nasa no compartilhamento e curadoria de futuras amostras de Marte, está desenvolvendo suas próprias instalações análogas em Viena, Áustria. As futuras instalações da Nasa poderão até ser móveis e divididas em módulos, semelhantes a seu antigo Laboratório de Recebimentos Lunares, porém terão projetos leves e funcionais.

Nenhum desses preparativos deve ser motivo de preocupação. As agências estão fazendo esse trabalho por excesso de cautela e não por medo de que micróbios espaciais possam se espalhar pelo planeta.

“O filme O Enigma de Andrômeda é apenas um bom filme de suspense”, conta Hubbard. “Mas não há fundamento científico para quase nada que se passa no filme. A chance de algo assim ocorrer na realidade é extremamente remota.”