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Pour prévenir une peste martienne, la NASA va construire un laboratoire très spécial dans l’Utah

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Lorsque Carl Sagan a imaginé d’envoyer des humains sur Mars dans son livre “The Cosmic Connection”, publié en 1973, il a posé un problème au-delà du coût et de la complexité d’une telle mission : la possibilité que la vie existait déjà sur la planète rouge et qu’elle ne soit pas agréable. .

“Il est possible que sur Mars il y ait des agents pathogènes”, a-t-il écrit, “des organismes qui, s’ils sont transportés dans l’environnement terrestre, pourraient causer d’énormes dégâts biologiques – une peste martienne”.

Michael Crichton a imaginé un scénario connexe dans son roman “The Andromeda Strain”.

De telles situations, dans lesquelles des échantillons extraterrestres contiennent des organismes tagalong dangereux, sont des exemples de contamination rétrograde ou du risque que des matériaux provenant d’autres mondes nuisent à la biosphère terrestre.

“La probabilité que de tels agents pathogènes existent est probablement faible”, a écrit Sagan, “mais nous ne pouvons pas prendre ne serait-ce qu’un petit risque avec un milliard de vies”.

Les scientifiques ont longtemps considéré les avertissements de Sagan en termes principalement hypothétiques. Mais au cours de la prochaine décennie, ils commenceront à agir concrètement sur les risques de contamination rétrograde. La NASA et l’Agence spatiale européenne se préparent pour une mission commune appelée Mars Sample Return. Un rover sur la planète rouge récupère actuellement des matériaux qui seront collectés par d’autres engins spatiaux et finalement renvoyés sur Terre.

Personne ne peut dire avec certitude qu’un tel matériel ne contiendra pas de minuscules Martiens. Si c’est le cas, personne ne peut encore dire avec certitude qu’ils ne sont pas nocifs pour les Terriens.

Avec de telles préoccupations à l’esprit, la NASA doit agir comme si des échantillons de Mars pouvaient engendrer la prochaine pandémie. “Parce que ce n’est pas une chance de zéro pour cent, nous faisons preuve de diligence raisonnable pour nous assurer qu’il n’y a aucune possibilité de contamination”, a déclaré Andrea Harrington, conservatrice des échantillons de Mars pour la NASA. Ainsi, l’agence prévoit de traiter les échantillons retournés de la même manière que les Centers for Disease Control and Prevention traitent Ebola : avec soin.

“Prudemment”, dans ce cas, signifie qu’une fois que les échantillons de Mars sont tombés sur Terre, ils doivent d’abord être conservés dans une structure appelée l’installation de réception d’échantillons. Les planificateurs de la mission affirment que la structure doit répondre à une norme connue sous le nom de «niveau de biosécurité 4» ou BSL-4, ce qui signifie qu’elle est capable de contenir en toute sécurité les agents pathogènes les plus dangereux connus de la science. Mais il doit aussi être vierge : fonctionnellement, une salle blanche géante qui empêche les substances sur Terre de contaminer les échantillons de Mars.

L’agence a peu de temps à perdre : si la mission de retour d’échantillons se produit à temps – certes un grand “si” – les roches de Mars pourraient atterrir sur Terre d’ici le milieu des années 2030. Cela pourrait prendre à peu près autant de temps pour construire une installation pouvant contenir en toute sécurité les matériaux martiens, et ce, si elle est construite dans les délais, sans être perturbée par des défis politiques ou publics.

Parce qu’aucun laboratoire existant n’était à la fois suffisamment confiné et propre pour la NASA, quatre scientifiques, dont le Dr Harrington, ont visité certaines des installations les plus dangereuses de la planète. Elle a été rejointe par trois collègues, et ils se sont appelés “NASA Tiger Team RAMA”. Bien que ce surnom ressemble au nom d’un groupe de reconnaissance militaire, il s’agit d’un acronyme tiré des prénoms des membres de l’équipe – Richard Mattingly du Jet Propulsion Laboratory de la NASA; Andrea Harrington; Michael Calaway, un entrepreneur du Johnson Space Center ; et Alvin Smith, également du Jet Propulsion Laboratory.

Le groupe a visité des points chauds comme les National Emerging Infectious Diseases Laboratories à Boston, l’US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases à Fort Detrick dans le Maryland, et les Centers for Disease Control and Prevention, sinistrement et vaguement nommés Building 18 à Atlanta.

Au total, l’équipe a visité 18 installations qui manipulaient des horreurs biologiques, entretenaient des salles ultra-propres ou fabriquaient des équipements innovants dans les deux cas. Les membres espéraient comprendre ce qui avait fonctionné dans les laboratoires existants et ce qu’une installation de la NASA pourrait s’approprier ou optimiser pour assurer la sécurité de l’humanité.

Pour des scientifiques comme Harrington, la hâte et les obstacles en valent la peine. “Ce sera la première mission de retour d’échantillons d’une autre planète”, a-t-elle déclaré. La première fois qu’un autre monde a rencontré des humains, c’est-à-dire parce que des humains les ont introduits.

Des matériaux provenant de tout le système solaire sont déjà venus sur Terre pour y être étudiés : des roches lunaires et de la poussière provenant de missions américaines, soviétiques et chinoises ; des échantillons de deux astéroïdes collectés par des sondes japonaises ; et des particules du vent solaire et d’une comète recueillies par des engins spatiaux. Mais Mars présente ce que la NASA considère comme un risque de contamination rétrograde “significatif”, de sorte que les échantillons de la planète rouge relèvent d’une catégorie légale appelée “Restricted Earth-Return”.

“Nous devons traiter ces échantillons comme s’ils contenaient des matières biologiques dangereuses”, a déclaré Nick Benardini, responsable de la protection planétaire à la NASA. Benardini supervise les politiques et les programmes qui tentent d’empêcher les microbes de la Terre de contaminer les planètes ou les lunes de notre système solaire et les matériaux extraterrestres de blesser la Terre.

John Rummel, qui a occupé deux postes au bureau entre 1987 et 2008, pense qu’il est juste que l’agence spatiale prenne les risques au sérieux, même s’ils sont minces et ressemblent à de la science-fiction. “Il existe d’importantes inconnues en ce qui concerne le potentiel biologique”, a-t-il déclaré. « Un endroit comme Mars est une planète. Nous ne savons pas comment cela fonctionne.

Une partie du but de Mars Sample Return est, bien sûr, de comprendre comment la planète fonctionne – quelque chose qui ne peut pas être correctement fait sur place car les scientifiques et leurs innombrables instruments ne peuvent pas encore s’y rendre. La mission a déjà commencé. Le vaisseau spatial Perseverance de la NASA, qui est arrivé sur Mars en 2021, collecte et met en cache des échantillons pour une future collecte. Les échantillons seront ensuite transportés par le même rover ou un hélicoptère robotique vers un atterrisseur avec une fusée. La fusée les projettera ensuite sur l’orbite de Mars, où un vaisseau spatial de construction européenne attrapera le matériau et le ramènera vers la Terre.

Une fois que le vaisseau spatial s’approchera de ce point bleu pâle, avec optimisme en 2033, les échantillons tomberont dans le désert de la vaste zone de test et d’entraînement de l’Utah, le paysage martien de la Terre. Ensuite, les scientifiques peuvent étudier les échantillons avec l’instrumentation lourde que permettent les laboratoires de la Terre.

Le travail de Tiger Team RAMA consistait à trouver comment faire du risque de contamination une opportunité plutôt qu’un problème. Leur objectif était de rechercher ce que les installations confinées et propres existantes offraient et ce que l’agence spatiale pourrait avoir à inventer.

“Nous voulions comprendre quel était l’état de l’État”, a déclaré Harrington.

Pour le savoir, l’équipe a visité sept laboratoires à haut confinement aux États-Unis, un en Grande-Bretagne et un à Singapour, ainsi que des laboratoires spatiaux super propres au Japon et en Europe. Ils ont également visité les fabricants d’équipements de ces installations et ceux des laboratoires modulaires.

Le plus grand défi technologique est que l’installation de réception d’échantillons doit répondre à deux objectifs croisés. “La Terre ne touche pas l’échantillon”, a déclaré Meyer. C’est l’objectif d’une installation vierge et propre : empêcher les substances sur Terre de contaminer les matériaux martiens et de donner de faux signaux aux études scientifiques.

“Et les échantillons ne touchent pas la Terre”, a-t-il poursuivi – la contamination rétrograde. La fonction d’un labo à haut confinement : garder ce qui est à l’intérieur, à l’intérieur.

Les salles blanches nécessitent une pression d’air positive, ce qui signifie que la pression à l’intérieur est supérieure à celle à l’extérieur. L’air circule donc toujours de l’intérieur vers l’extérieur – de la pression la plus élevée à la pression la plus basse. C’est exactement ce que fait l’air, parce que la physique. Les particules sont expulsées, mais ne forcent pas leur entrée.

Les laboratoires à haut confinement, cependant, fonctionnent dans le sens inverse. Ils maintiennent une pression d’air négative, avec une pression plus faible à l’intérieur de leurs murs qu’à l’extérieur. Les particules peuvent entrer, mais elles ne peuvent pas sortir.

La NASA a besoin à la fois d’un espace à pression positive pour garder les échantillons propres et d’un espace à pression négative pour garder les échantillons contenus. Il est difficile d’intégrer ces conditions dans le même espace physique. Cela peut nécessiter des structures concentriques créatives et des systèmes de ventilation sophistiqués. Aucun laboratoire sur Terre ne l’a fait à l’échelle requise par Mars Sample Return, car aucun laboratoire n’en a jamais eu besoin. “Nous ne sommes pas surpris que cela n’existe pas”, a déclaré Harrington.

Le mieux que Tiger Team RAMA pouvait faire était de voir à quel point les installations étaient propres et confinées et d’espérer déterminer comment les combiner au mieux.

À l’intérieur des laboratoires BSL-4 visités par l’équipe, les filtres à particules à haute efficacité, ou HEPA, étaient omniprésents. L’équipe a découvert les pratiques de stérilisation, comme le bain des instruments dans des vapeurs de peroxyde d’hydrogène gazeux, qui tuaient les contaminants sur une surface. Il reste encore du travail à faire pour trouver le bon moyen de stériliser le matériel étranger. « Des recherches pour comprendre la décontamination, dans le contexte de ces échantillons, sont actuellement en cours », a déclaré Harrington.

En fin de compte, l’équipe a présenté quelques possibilités à la NASA sur la forme que pourrait prendre une installation d’échantillonnage de Mars : l’agence pourrait modifier un laboratoire BSL-4 existant pour qu’il soit plus vierge. Ou, nécessitant probablement plus d’argent et de temps, l’agence pourrait construire une nouvelle installation de brique et de mortier à partir de la terre, conçue uniquement pour ses besoins. La NASA envisage également des options intermédiaires, comme la construction d’une installation modulaire à haut confinement moins chère et son installation dans un bâtiment à coque plus dure.

“Il y a encore beaucoup de choses sur la table que nous examinons”, a déclaré Harrington.

Quelle que soit la décision de la NASA, l’enquête de l’équipe a suggéré que le processus de conception et de construction d’un site d’étude d’échantillons pourrait prendre de 8 à 12 ans, ce qui repousserait le délai de retour des échantillons. Compte tenu de cela, les membres de l’équipe ont recommandé à la NASA de mettre en place certains plans à peu près maintenant.

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