행성 보호

행성 보호는 시료 반환 임무의 경우 대상 천체와 지구의 생물학적 오염을 방지하는 것을 목적으로 하는 행성 간 임무 설계의 지침 원칙이다.행성 보호는 우주 환경의 알려지지 않은 본질과 ^[2][3]천체의 자연 그대로의 자연을 자세히 연구할 수 있을 때까지 보존하려는 과학계의 열망을 반영한다.

행성간 오염에는 두 가지 유형이 있습니다.전방 오염은 지구에서 다른 천체로 살아있는 유기체가 이동하는 것이다.후방 오염은 외계 생명체가 존재한다면 지구 생물권으로 다시 이동하는 것이다.

역사

달과 행성 오염의 잠재적 문제는 1956년 ^[4]로마에서 열린 국제우주연맹 7차 회의에서 처음 제기되었다.

1958년 미국^[5] 국립과학아카데미(NAS)는 "미국의 국립과학아카데미는 과학자들이 중요한 과학 실험 후에 초기 작업이 타협되지 않고 영원히 불가능하게 되지 않도록 매우 조심스럽고 깊은 관심을 가지고 달과 행성 연구를 계획할 것을 촉구한다"는 내용의 결의안을 통과시켰다.이에 따라 외계탐사에 의한 오염에 관한 특별위원회(CETEX)가 만들어졌고, 이 위원회는 1년 동안 회의를 열어 행성간 우주선의 살균을 권고하면서 "살균의 필요성은 일시적인 것일 뿐이다.유인선에 의한 연구가 가능해질 때까지 화성과 금성은 오염되지 않아야 한다.^[6]

1959년, 행성 보호는 새롭게 구성된 우주 연구 위원회(COSPAR)로 넘어갔다.1964년 COSPAR는 다음을 확인하는 결의안 26을 발표했다.

외계 생명체에 대한 탐색은 우주 연구의 중요한 목표입니다, 화성의 행성은 예측 가능한 미래 동안 이 탐사를 수행할 수 있는 유일한 실행 가능한 기회를 제공할 수 있습니다, 이 행성의 오염은 그러한 탐구를 훨씬 더 어렵게 만들 것입니다, 그리고 어쩌면 항상 명백한 결과를 예방할 수 있습니다, 모든 p.이 탐사가 만족스럽게 수행될 때까지 화성이 생물학적으로 오염되지 않도록 하기 위한 법적 조치가 취해져야 하며, 그러한 것을 피하기 위해 모든 심층 우주 탐사선 발사 당국 측에서 실험의 적절한 일정과 적절한 우주선 살균 기술의 사용에 대한 협력이 요구되어야 한다.온타미네이션^[7]

1967년, 미국, 소련, 영국은 유엔 우주 조약을 비준했다.행성 보호를 위한 법적 근거는 본 조약의 제9조에 있습니다.

「제9조: ...조약의 당사국은 달 및 기타 천체를 포함한 우주공간의 연구를 추진하고, 외계물질의 유입에 따른 유해한 오염 및 지구환경의 악영향을 피하기 위해 이들 탐사를 실시해야 하며, 필요한 경우 적절한 조치를 취해야 한다.이 목적을 ^[8][9]위한 조치...

이 조약은 104개국에 의해 서명되고 비준되었다.또 다른 24개는 서명했지만 비준되지 않았다.현재의 모든 우주여행 국가들과 현재의 야심찬 우주여행 국가들도 ^[10]이 조약에 서명하고 비준했다.

우주조약은 일관되고 광범위한 국제적 지지를 받고 있으며, 그 결과 1963년 유엔국회의 합의로 채택된 선언에 기초한 것이어서 국제관행법의 위상을 갖게 되었다.따라서 우주조약의 조항은 ^[11]서명도 비준도 하지 않은 모든 국가에 구속력을 갖는다.

전방 오염의 경우 해석해야 할 문구는 "유해한 오염"이다.이 조항에 대한 두 가지 법적 검토는 서로 다른 해석에 이르렀다(두 가지 검토는 모두 비공식적이었다).그러나 현재 받아들여지고 있는 해석은 "주정부의 실험이나 프로그램에 해를 끼칠 수 있는 오염은 피해야 한다"는 것이다.NASA의 정책은 "가능성이 있는 외계 생명체, 전구체, 잔해에 대한 과학적 조사 수행이 위태로워져서는 안 된다"^[12]고 명시적으로 명시하고 있다.

COSPAR 권장사항 및 카테고리

우주연구위원회(COSPAR)는 2년마다 2000~3000명의 과학자들이 ^[13]모여 회의를 열고 있으며, 그 임무 중 하나는 행성간 오염을 피하기 위한 권고안을 개발하는 것이다.그것의 법적 근거는 우주조약 제9조이다(자세한 내용은 아래 역사 참조).

그것의 추천은 우주 임무의 유형과 ^[15]탐사된 천체에 따라 달라진다.COSPAR은 미션을 5개의 그룹으로 분류합니다.

• 카테고리 I: 태양이나 수성 등 화학적 진화나 생명의 기원에 직접적인 관심이 없는 장소에 대한 임무.행성 보호 ^[16]요구 사항 없음.
• 카테고리 II: 화학 진화와 생명체의 기원에 대해 중요한 관심을 가지고 있는 장소에 대한 모든 임무. 그러나 우주선에 의한 오염이 조사를 저해할 수 있는 가능성은 희박하다.예를 들면 달, 금성, 혜성 등이 있다.주로 의도된 또는 잠재적 영향 목표의 개요를 설명하는 간단한 문서화만 필요하며,^[16] 우발적인 충격 현장의 임무 종료 보고가 필요할 경우.
• 카테고리 III: 화성, 유로파, 엔셀라두스 등 화학진화 또는 생명체의 기원과 오염이 조사를 저해할 수 있는 중요한 장소로의 비행 및 궤도 탐사 임무.카테고리 II보다 더 복잡한 문서가 필요합니다.임무에 따라 궤적 바이어싱, 클린룸 조립, 바이오 부담 감소, 그리고 충격 가능성이 있는 경우 유기물 재고 ^[16]등이 요구될 수 있다.
• 카테고리 IV: 카테고리 III와 같은 장소에 착륙선 또는 탐사선 임무를 수행한다.적용대상은 대상 기관과 계획된 운영에 따라 다르다."생명체 탐지 실험을 하는 착륙선과 탐사선, 지상 미생물이 생존하고 자랄 수 있는 지역에 착륙하거나 이동하거나 토착 생명체가 존재할 수 있는 지역에 착륙하는 경우에는 우주선 전체의 멸균이 필요할 수 있습니다.다른 착륙선과 탐사선의 경우, 그 요건은 착륙한 하드웨어의 ^[17]오염 제거와 부분 살균이 될 것입니다."

카테고리 IV의 화성 미션^[18] 하위 분류:^[15]

• 카테고리 IVa화성 생명체를 탐색하지 않는 착륙선 - 바이킹 착륙선 사전 살균 요건, 우주선당 최대 30만 개의 포자와 평방미터당 300개의 포자를 사용합니다.
• 카테고리 IVb화성의 생명체를 찾는 착륙선입니다.검체 오염을 방지하기 위해 엄격한 추가 요구 사항을 추가합니다.
• 카테고리 IVC화성 특수 지역(아래 참조)에 접근하는 모든 구성 요소는 우주선당 총 30개의 포자 총계인 바이킹의 멸균 후 생물학적 부담 수준까지 멸균되어야 합니다.

• 카테고리 V: 이는 제한되지 않은 샘플 반환과 제한된 샘플 반환으로 더욱 구분됩니다.

• 무제한 카테고리 V: 과학적 견해에 의해 고유 생명체가 없는 것으로 판단된 위치에서 채취한 샘플.특별한 요건은 없습니다.
• 제한된 카테고리 V: (과학적 의견이 확실하지 않은 경우) 요건에는 반환 시 파괴적 충격의 절대 금지, 대상 물체와 직접 접촉한 모든 반환 하드웨어의 격납 및 지구로 반환되는 멸균되지 않은 샘플의 격납이 포함됩니다.

카테고리 IV 미션의 경우 일정 수준의 생물학적 부담이 허용된다.일반적으로 이것은 '오염 가능성'으로 표현되며, 미션당 전방 오염의 10,000회^[19][20] 중 1회 미만이 요구되지만, 화성 카테고리 IV 미션의 경우(위)의 경우 사용하기 쉬운 분석 ^[16][21]방법으로 요구 사항이 표면적당 바실러스 포자 수로 변환되었다.

카테고리 IV에 대해서도 보다 상세한 문서가 필요합니다.다른 절차 필요한 경우 임무에 따라, 궤도 바이어스, 청소의 우주선 조립 및 시험 중에 사용,bioload 감소, 하드웨어와 목표 중심은, 하드웨어의 bioshield과 직접 교류의 부분 멸균, 그리고 희귀한 경우에서, 전체 우주선의 완전한 살균 포함될 수 있다.[16]

제한된 범주 V 임무의 경우, 현재 권장되는^[22] 사항은 멸균하지 않는 한 통제되지 않은 샘플을 반환해서는 안 됩니다.반송된 샘플의 살균은 그들의 과학적 가치를 상당 부분 파괴할 것이기 때문에, 현재의 제안들은 격납과 격리 절차를 포함하고 있다.자세한 내용은 아래 격납 및 격리를 참조하십시오.범주 V 임무는 또한 전방 오염으로부터 대상 물체를 보호하기 위해 범주 IV의 요건을 충족해야 한다.

화성 특별 지역

특수지역은 COSPAR에 의해 분류된 지역으로 지상생물이 쉽게 번식할 수 있거나 화성 생명체 존재 가능성이 높다고 생각되는 지역입니다.이는 현재 생명체의 필요조건에 대한 이해를 바탕으로 액체 상태의 물이 발생하거나 때때로 발생할 수 있는 화성의 모든 지역에 적용되는 것으로 이해된다.

경착륙 시 특수 영역의 생물학적 오염 위험이 있는 경우 전체 랜더 시스템을 COSPAR 범주 IVc로 멸균해야 합니다.

대상 카테고리

일부 대상은 쉽게 분류됩니다.그 외는 COSPAR에 의해 잠정 카테고리가 할당되어 향후의 발견과 조사가 보류됩니다.

2009년 COSPAR 워크숍에서는 이를 자세히 다루었다.이러한 평가의 대부분은 그 보고서에서 나온 것이며, 향후 몇 가지 개선사항을 포함하고 있다.또, 이 워크숍에서는, ^[23][24]몇개의 카테고리에 대해서도 보다 정확한 정의를 실시했습니다.

카테고리 I

"화학적 진화 과정이나 생명의 기원을 이해하는 데 직접적인 관심이 없다."^[25]

• Io, 태양, 수성, 미분화 변성 소행성

카테고리 II

우주선에 의해 운반된 오염이 미래의 탐사를 위태롭게 할 가능성은 희박합니다."이 경우, 「원격의 기회」를 「니치(지상 미생물이 증식할 수 있는 장소)의 부재」나 「그 장소로의 이행의 가능성이 매우 낮다」라고 정의한다.^[23][25]

• 칼리스토, 혜성, 카테고리 P, D, C의 소행성, 금성,^[26] 카이퍼 벨트 물체(KBO) < 명왕성의 1/2 크기.

잠정 카테고리 II

• 가니메데, 타이탄, 트리톤, 명왕성-카론 시스템 및 기타 대형 KBO(명왕성의 1/^[27]2 크기 이상), 세레스

잠정적으로 이들 오브젝트를 카테고리 II에 할당했습니다.하지만, 그들은 명왕성과 카론의 조석 상호작용이 지표면 아래에 일부 저수지를 유지할 수 있는 가능성이 희박하기 때문에 더 많은 연구가 필요하다고 말한다.비슷한 고려 사항이 다른 더 큰 KBO에도 적용된다.

트리톤은 액체 상태의 물이 전혀 없다고 하기에는 현재 충분히 잘 알려져 있지 않다.지금까지의 유일한 근접 관측은 보이저 2호의 관측이다.

타이탄에 대한 자세한 논의에서 과학자들은 지표면 오염의 위험은 없다고 결론내렸다. 단기간에 유기물을 거의 추가하지 않는 한 타이탄에는 지표면과 소통하는 지하수 저장소가 있을 수 있으며, 만약 그렇다면, 오염될 수 있다.

가니메데의 경우, 그 표면이 다시 떠오를 조짐을 보이는 것을 감안할 때, 그 표면 아래 바다와 어떤 교류가 있는가?그들은 이것이 일어날 수 있는 알려진 메커니즘을 발견하지 못했고 갈릴레오 우주선은 저온 현상이라는 증거를 발견하지 못했다.처음에, 그들은 그것을 우선 순위 B 마이너스라고 할당했는데, 이것은 지상 임무에 앞서 그것의 범주를 평가하기 위해 선행 임무가 필요하다는 것을 의미한다.그러나 추가 논의 후 잠정적으로 범주 II에 배정되었기 때문에 향후 연구에 따라 사전 미션은 필요하지 않다.

가니메데나 타이탄에 저온 현상(creeovolcanism)이 있는 경우, 표면 아래의 저수지는 표면 아래 50~150km에 있는 것으로 생각됩니다.그들은 녹은 물을 50킬로미터의 얼음을 통해 다시 해저로 ^[28]옮길 수 있는 방법을 찾을 수 없었다.이것이 가니메데와 타이탄 둘 다 상당히 확실한 잠정 카테고리 II를 배정받았으나, 향후 연구 결과가 나올 예정이다.

최근 다시 떠오른 징후를 보이는 얼음 물체들은 더 많은 논의가 필요하며, 향후 연구에 따라 새로운 범주에 배정되어야 할 수도 있다.예를 들어, 이 접근법은 케레스 임무에 적용되었다.행성 보호 범주는 ^[29]발견된 결과에 따라 Ceres 궤도선(Dawn)의 임무 중에 검토될 수 있다.

카테고리 III / IV

"…우주선에 의해 운반된 오염이 미래의 탐사를 위태롭게 할 가능성이 매우 높은 곳."우리는 "중대한 기회"를 "지상 미생물이 번식할 수 있는 장소"의 존재와 그 장소로의 이동 가능성"으로 정의한다.^[23][25]

• 화성에는 가능한 표면 서식지가 있기 때문이다.
• 유로파는 지표면 아래 바다 때문이다.
• 엔셀라두스는 물기둥의 증거로 인해 생겨났다.

카테고리 V

카테고리 V: "과학적인 견해에 의해 토착 생명체가 ^[25]없는 것으로 간주되는 물체로부터의 지구 귀환 임무"

제한된 카테고리 V: "과학적인 의견에 의해 화학적 ^[25]진화 과정이나 생명의 기원에 중대한 관심이 있는 것으로 간주되는 물체로부터의 지구 귀환 임무"

샘플 반환 범주 V에서 지금까지의 결론은 다음과 같다.^[25]

• 무제한 카테고리 V: 금성, 달.
• 제한된 카테고리 V: 화성, 유로파, 엔셀라두스.

콜먼-사간 방정식

현행 규제의 목적은 미생물 수를 충분히 낮게 유지하여 화성(및 다른 목표물)의 오염 가능성이 허용될 수 있도록 하는 것이다.오염 확률을 0으로 만드는 것은 목적이 아니다.

목표는 ^[19]비행당 오염의 10,000분의 1 확률의 오염을 유지하는 것이다.이 수치는 일반적으로 우주선의 미생물 수, 대상 물체의 성장 확률 및 일련의 바이오로드 감소 인자를 곱하여 구한다.

세부적으로 사용되는 방법은 콜먼-사간 ^[30]방정식입니다.

${\displaystyle P_{}}$ c ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {N\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ R ${\displaystyle {}_{}{}_{}}$ ${\displaystyle P_{}}$ ${\displaystyle {}_{}{}_{}}$ ${\displaystyle P_{}}$ ${\displaystyle {}_{}{}_{}}$ P$$ { $display style$ P _ { c } =$N$_ { $0$} $RP$_ { $S$} P _ { $t$} $P$_ { $R$} $P$_ { g$$}

어디에

${\displaystyle {N\mathrm{}}_{}}$ 0$({$ =$$ 최초 우주선의 미생물 수

${\displaystyle R}${\$displaystyle$ R$}$ =$$ 발사 전후의 우주선 조건에 따른 감소

${\displaystyle P_{}}$ S$(\$ =$$ 우주선상의 미생물이 행성 표면에 도달할 확률

${\displaystyle P_{}}$ t$${ $display style$ P _ { $t$} =$$ 우주선이 지구에 충돌할 확률 - 착륙선의 경우 1

$(\$ =$$ 지상에 있을 때 환경에 미생물이 방출될 확률은 보통 1로 설정됩니다.

${\displaystyle P_{}}$g \ $display style$ P_${g}$ =$$ 성장 가능성.액체 상태의 물이 있는 표적의 경우 계산을 위해 이 값이 1로 설정됩니다.

요건은 c < -({$displaystyle P_{$c}<$10^{-4})$입니다.

10${\displaystyle {}^{}}$- $(\$ 10$^{-4})$는 Sagan 등이 임의로 선택한 숫자이다.세이건과 콜먼은 화성 외생물학이 완전히 이해되기 전에 약 60개의 화성 탐사 임무가 수행될 것이라고 가정했으며, 그 중 54개는 성공했고, 30개는 탐사 기간 ^[20]동안 화성에 최소한 99.9%의 오염이 없을 가능성을 견디기 위해 선택된 숫자이다.

크리틱

콜먼-사간 방정식은 개별 매개변수가 규모보다 더 나은 것으로 알려져 있지 않기 때문에 비판을 받아왔다.예를 들어, 유로파의 표면 얼음 두께는 알려지지 않았으며, 군데군데 얇아 방정식의 높은 ^[31][32]수준의 불확실성을 야기할 수 있다.그것은 또한 보호 기간의 종료와 미래의 인간 탐사에 대한 내재적인 가정 때문에 비판을 받아왔다.Europa의 경우,^[31][32] 이것은 탐사 기간 동안 합리적인 확률로 Europa를 보호할 것입니다.

그린버그는 자연 오염 기준을 사용하는 대안을 제시했습니다.-우리의 유로파 임무는 ^[33][34]지구로부터 온 운석에 의한 오염 가능성보다 유로파를 오염시킬 가능성이 더 높아서는 안 된다는 것입니다.

사람들이 다른 행성에 육지 미생물을 감염시킬 확률이 자연적으로 발생할 확률보다 훨씬 낮은 한, 우리의 관점에서, 탐사 활동은 해를 끼치지 않을 것이다.우리는 이 개념을 자연 오염 기준이라고 부릅니다.

Europa에 대한 또 다른 접근법은 우주 연구 ^[19]위원회의 후원으로 외부 태양계의 얼음 천체에 대한 행성 보호 표준 위원회가 선호하는 이진 결정 나무 사용이다.이것은 일련의 7단계를 거치면서 임무를 수행할지 ^[35]말지에 대한 최종 결정으로 이어진다.

권장 사항:행성 보호를 달성하기 위한 접근방식은 과학적 데이터가 균등하게 사용되는 모든 요소의 값, 통계적 변화 및 상호 독립성을 정의하지 않는 한 태양계 물체를 육지 유기체로 오염시킬 가능성을 계산하기 위해 생물 적재 추정치와 확률의 곱셈에 의존해서는 안 된다.동작.

권장 사항:얼음 태양계 본체에 대한 임무를 위해 행성 보호를 달성하기 위한 접근법은 사용할 적절한 수준의 행성 보호 절차를 결정하기 위해 한 번에 한 가지 요소를 고려하는 일련의 2가지 결정을 사용해야 한다.

제한된 카테고리 V 샘플 반송을 위한 격납 및 격리

제한된 카테고리 V 임무의 경우, 지구는 아직 건설되지 않은 바이오 안전성 레벨 ^[36]4 시설에서 샘플과 우주 비행사의 검역을 통해 보호될 것이다.화성 샘플의 경우, 화성 표면에 접하는 캡슐의 어떤 부분도 지구 환경에 노출되지 않도록 설계될 것이다.이를 위한 한 가지 방법은 샘플 용기를 우주에서 더 큰 외부 용기 안에 넣는 것입니다.씰의 무결성은 필수적이며,^{[37][38][39][40]} 접지 귀환 시 미세 운석 손상 가능성을 확인하기 위해 시스템을 모니터링해야 합니다.

ESF 보고서의 권장사항은 다음과^[22] 같습니다.

"화성 환경에 노출된 우주선 표면을 포함한 통제되지 않은 화성 물질은 멸균되지 않는 한 지구로 반환해서는 안 됩니다."

..." 지구로 반환되는 멸균되지 않은 샘플의 경우, 생명 감지 및 생물학적 위해성 테스트 프로그램 또는 입증된 멸균 프로세스가 샘플의 모든 부분의 통제된 분포를 위한 절대적인 전제 조건으로 수행되어야 한다."

제한된 범주 V 반품이 수행되지 않았습니다.아폴로 계획 동안, 샘플 반송은 외계인 피폭법에 의해 규제되었다.이것은 1991년에 폐지되었으므로 새로운 규제를 제정할 필요가 있을 것이다.아폴로 시대의 검역 절차는 당시 외계 생명체를 포함할 가능성이 희박한 표본의 지구 귀환을 위한 유일한 시도로서 관심을 끌고 있다.

샘플과 우주인들은 달 수신 ^[41]실험실에 격리되었다.사용된 방법은 현대 ^[42]표준에 의해 격납에 부적합한 것으로 간주될 수 있다.또한, 달 수신 실험실은 자체 설계 기준에 의해 고장 판정을 받게 되는데, 샘플 반송에는 달 물질이 포함되어 있지 않았기 때문이다. 아폴로 11호 귀환 미션 중 두 가지 고장 지점, 물방울 떨어뜨리기 및 시설 자체에서 발생한 두 가지 고장 지점이다.

그러나 달 수신 실험실은 시작부터 종료까지 2년밖에 되지 않아 현재는 불충분한 기간으로 여겨지고 있다.이것으로부터 얻은 교훈은, 화성의 샘플 리턴 수신 ^[43]설비의 설계에 도움이 됩니다.

제안된 화성 샘플 귀환 시설과 귀환 임무의 설계 기준은 미국 국립 연구 ^[44]위원회와 유럽 우주 ^[45]재단에 의해 개발되었습니다.그들은 그것이 생물학적 유해 물질 4 격납에 기초할 수 있지만, 알려진 가장 작은 지구 미생물인 울트라미크로박테리아만큼 작거나 작은 미지의 미생물을 포함하도록 더 엄격한 요구 조건을 가지고 있다고 결론지었다.ESF 연구는 또한 가능하면 더 작은 유전자 전달제를 포함하도록 설계되어야 한다고 권고했다. 왜냐하면 그들은 진화적 조상을 공유한다면 잠재적으로 화성 미생물의 DNA를 육지 미생물로 옮길 수 있기 때문이다.또한 시료에 사용되는 민감한 생물 검출 테스트를 혼란스럽게 할 수 있는 지상 오염으로부터 시료를 보호하기 위해 클린룸 시설의 역할도 겸비해야 합니다.

샘플을 반송하기 전에 새로운 검역법이 필요합니다.환경 평가도 요구되고 아폴로 시대에 존재하지 않았던 다양한 국내외 법들도 ^[46]협상될 필요가 있을 것이다.

제염 절차

오염 제거가 필요한 모든 우주선 임무의 시작점은 미국 연방 표준 등급 100 클린룸의 클린룸 조립체이다.입방피트당 0.5µm 이상의 입자가 100개 미만인 방입니다.엔지니어들은 클린룸 정장을 눈만 드러낸 채 입는다.구성 요소는 조립 전에 가능한 한 개별적으로 멸균되며 조립 중에 알코올 천으로 표면을 자주 청소합니다.Bacillus subtilis의 포자는 포자를 쉽게 생성할 수 있을 뿐만 아니라 모델 종으로서 잘 확립되어 있어 선정되었습니다.다양한 극한 조건에 대한 높은 복원력 때문에 자외선 조사 효과의 유용한 추적기입니다.따라서 행성 보호의 맥락에서 전방 오염에 대한 중요한 지표종이다.

카테고리 IVa 미션(화성 생명체를 찾지 않는 화성 착륙선)의 경우, 목표는 포자가 화성 환경으로 들어갈 수 있는 표면의 세균 포자를 30만 개로 줄이는 것이다.모든 내열성 구성 요소는 114°C에서 열 멸균됩니다.컴퓨터를 포함한 탐사선의 코어 박스와 같은 민감한 전자 장치는 밀폐되고 고효율 필터를 통해 배출되어 내부에 ^[47][48][49]미생물이 없도록 합니다.

카테고리 IVc(화성 특수 지역)와 같은 더 민감한 임무의 경우 훨씬 더 높은 수준의 살균이 필요합니다.이것은 바이킹 착륙선에 적용된 수준과 비슷해야 하며, 그 당시에는 오늘날 화성의 특수 지역과 유사한 생명체가 살기에 적합하다고 생각되었던 표면 때문에 살균되었다.

미생물학에서는 많은 미생물이 아직 연구되지 않았거나 배양할 수 없기 때문에 생존할 수 있는 미생물이 없다는 것을 증명하는 것은 보통 불가능하다.대신, 존재하는 미생물 수의 10배 감소를 사용하여 멸균이 이루어집니다.충분한 10배 감소 후 미생물이 남아있을 가능성은 매우 ^{[original research?]}낮아집니다.

두 대의 바이킹 화성 착륙선은 건열 살균을 통해 살균되었다.바이오 부담을 오늘날의 범주 IVa 우주선과 유사한 수준으로 줄이기 위한 사전 청소 후, 바이킹 우주선은 112°C, 공칭 125°C에서 30시간 동안 열처리되었다(112°C에서 5시간은 우주선 폐쇄 부분에서도 인구를 10배 줄일 수 있을 정도로 간주되었으므로, 이는 100만 배의 재처리하기에 충분했다).원래 낮은 ^[50]모집단의 투약).

그러나 현대 우주선은 종종 "상업용 기성품" 부품을 사용하기 때문에, 현대 재료는 종종 그러한 온도를 다루도록 설계되지 않습니다.나노 크기의 특징으로는 두께가 적은 원자, 플라스틱 포장, 전도성 에폭시 부착 방법 등이 있습니다.또한 많은 계측기 센서는 고온에 노출될 수 없으며 고온은 계측기의 ^[50]중요한 정렬을 방해할 수 있습니다.

결과적으로, 현대 우주선을 바이킹과 ^[50]유사하게 화성용 카테고리 IVc와 같은 상위 범주로 살균하기 위한 새로운 방법이 필요하다.평가 중이거나 이미 승인된 방법에는 다음이 포함됩니다.

• 증기상 과산화수소 - 효과적이지만 방향족 고리 및 황 결합을 사용하는 마감재, 윤활제 및 재료에 영향을 미칠 수 있습니다.VHP 사용에 대한 NASA/ESA 사양은 행성 보호 책임자에 의해 승인되었지만, 아직 공식적으로 ^[51]공개되지는 않았습니다.
• 산화 에틸렌 - 의료 산업에서 널리 사용되며 과산화수소와 호환되지 않는 물질에 사용될 수 있습니다.그것은 ExoMars와 같은 미션에서 고려되고 있다.
• 감마 방사선과 전자 빔은 의료 산업에서 광범위하게 사용되기 때문에 멸균 방법으로 제안되어 왔다.우주선 재료 및 하드웨어 형상과의 호환성을 테스트해야 하며, 아직 검토할 준비가 되지 않았습니다.

다른 방법들은 지구에 ^{[citation needed]}도착한 후 우주선을 살균할 수 있기 때문에 흥미롭다.

• 초임계 이산화탄소 눈(화성) - 전체 미생물보다는 유기 화합물의 흔적에 가장 효과적입니다.유기적 흔적을 제거하는 장점이 있지만, 다른 방법으로는 미생물을 죽이는 반면, 생물 감지 기구에 혼란을 줄 수 있는 유기적 흔적을 남깁니다.JPL과 ^{[citation needed]}ESA에 의해 연구되고 있다.
• 자외선을 통한 수동 멸균(화성)^[52]우주선 조립 시설에서 발견되는 바실러스 균주는 특히 자외선에 강하기 때문에 많은 미생물에 대해 매우 효과적입니다.먼지와 우주선 하드웨어에 의해 그림자가 드리워질 수 있기 때문에 복잡합니다.
• 입자 플럭스(Europa)^{[citation needed]}를 통한 수동 멸균.이로 인해 유로파에서의 ^{[citation needed]}미션 계획은 감소의 공로를 인정받고 있다.

생물학적 부담 검출 및 평가

포자 수는 존재하는 미생물의 수를 간접적으로 측정하는 데 사용됩니다.일반적으로 종별 미생물의 99%가 비포자형성이고 휴면상태에서^{[citation needed]} 생존할 수 있기 때문에 살균된 우주선에 남아 있는 실제 생존 가능한 휴면 미생물의 수는 포자형성 미생물의 몇 배에 달할 것으로 예상된다.

승인된 새로운 포자 방법 중 하나는 "신속 포자 검사"입니다.이는 상용 신속 분석 시스템을 기반으로 하며, 생존 가능한 미생물이 아닌 포자를 직접 검출하여 72시간이 ^[50]아닌 5시간 내에 결과를 얻을 수 있습니다.

과제들

또한 우주선 청소실은 ^{[53][54][55][56]}다원적 미생물을 품고 있다는 것은 오랫동안 인식되어 왔다.예를 들어, 최근 연구에 따르면 큐리오시티 탐사선의 면봉에서 나온 미생물은 건조, 자외선 노출, 저온 및 pH 극도의 영향을 받았습니다.377개 변종 중 거의 11%가 이러한 심각한 상태 ^[56]중 하나 이상에서 살아남았습니다.내성 포자의 게놈으로 균이 생성된다.연구되었고 잠재적으로 저항성과 관련이 있는 게놈 수준의 특성이 ^{[57][58][59][60]}보고되었습니다.

이것은 이 미생물들이 화성을 오염시켰다는 것을 의미하지 않는다.이것은 바이오 부담 감소 과정의 첫 단계일 뿐이다.화성을 오염시키기 위해 그들은 또한 화성으로 가는 수개월간의 긴 여정 동안 낮은 온도, 진공, 자외선, 이온화 방사선을 견뎌야 하고, 그리고 나서 화성의 서식지를 만나 그곳에서 번식을 시작해야 한다.이것이 일어났는지 안 일어났는지는 개연성의 문제이다.행성 보호의 목적은 이 확률을 가능한 낮게 만드는 것입니다.현재 허용되는 목표 오염 확률은 0.01% 미만으로 줄이는 것이지만, 화성의 특별한 경우 과학자들은 또한 바이킹에 사용된 열처리 십진수 감소의 마지막 단계를 대체하기 위해 화성의 적대적인 조건에 의존한다.그러나 현재의 기술로는 가능성을 ^{[original research?]}0으로 줄일 수 없습니다.

새로운 방법

우주선 ^{[48][61][when?]}표면의 미생물 오염을 평가하기 위해 최근 두 가지 분자 방법이 승인되었습니다^[50].

• 아데노신 삼인산(ATP) 검출 - 세포 대사의 핵심 요소이다.이 방법은 배양 불가능한 유기체를 검출할 수 있다.또한 생존 불가능한 생물학적 물질에 의해 유발될 수 있으므로 "허위 양성"을 나타낼 수 있습니다.
• Limulus Amebocyte Lysate assay - 리포다당류(LPS)를 검출합니다.이 화합물은 그램 음성 박테리아에만 존재한다.표준 분석에서는 주로 그램 양성인 미생물의 포자를 분석하므로 두 방법을 연관짓기 어렵습니다.

충격 방지

특히 궤도 임무인 범주 III는 지표면 임무보다 낮은 기준에 따라 멸균되기 때문에 해당된다.또한 충돌은 전방 오염의 기회를 더 많이 주고 화성의 특수 지역과 같은 계획되지 않은 목표물에 영향을 미칠 수 있기 때문에 착륙선과도 관련이 있다.

궤도 임무의 요건은 화성에 도착한 후 최소 20년 동안 99%의 확률로, 50년 동안 95% 이상의 확률로 궤도에 있어야 한다는 것이다.임무가 바이킹 멸균 ^[62]기준에 따라 멸균될 경우 이 요구 사항은 취하될 수 있다.

바이킹 시대(1970년대)에는 화성 ^[63]탐사의 현재 탐사 단계에서 궤도 임무가 충돌할 확률이 0.003% 미만이어야 한다는 요건이 단일 수치로 제시되었다.

착륙선과 궤도선 모두 목표물에 접근하는 동안 궤도 바이어싱 기술을 사용한다.우주선의 궤도는 통신이 두절되면 목표물을 놓치도록 설계되어 있다.

영향 방지에 관한 문제

이러한^[which?] 조치에도 불구하고 충격 방지에 대한 한 가지 주목할 만한 실패가 있었다.카테고리 III로만 멸균된 화성 기후 궤도선은 1999년 영국식 단위와 미터법의 혼재 때문에 화성에 추락했다.행성보호청은 그것이 대기 중에 타버렸을 가능성이 높지만, 만약 지상으로 살아남았다면,^[64] 앞으로 오염을 일으킬 수 있다고 말했다.

화성 관측자는 행성 오염 가능성이 있는 또 다른 카테고리 III 임무입니다.1993년 궤도 삽입 기동 3일 전에 통신이 두절되었다.그것은 화성 궤도에 진입하는 데 성공하지 못하고 태양중심 궤도로 그냥 지나쳐갔을 가능성이 가장 높은 것으로 보인다.그러나 자동 프로그래밍에 성공해 기동 시도를 했다면 ^{[citation needed]}화성에 추락했을 가능성이 있다.

세 대의 착륙선이 화성에 경착륙했다.이것은 스키아파렐리 EDM 착륙선, 화성 극지 착륙선, 딥 스페이스 2입니다.이들은 모두 지상 임무를 위해 멸균된 것이지만 특수 지역(바이킹 사전 멸균만 해당)에는 멸균되지 않았습니다.화성 폴라 랜더와 딥 스페이스 2는 액체 브라인의 형성 가능성 때문에 현재 특별 지역으로 취급되고 있는 극지대에 추락했다.

논쟁

운석론

알베르토 G.Fairen과 Dirk Schulze-Makuch는 Nature지에 행성 보호 조치를 축소할 필요가 있다고 권고하는 기사를 실었다.그들은 이것에 대한 주된 이유로 지구와 화성 사이의 운석 교환은 화성에서 생존할 수 있는 지구상의 생명체가 이미 그곳에 도착했다는 것을 의미하고 그 ^[65]반대도 마찬가지라고 말했다.

Robert Zubrin은 ^[66][67]등 오염 위험이 과학적 타당성이 없다는 자신의 견해를 지지하기 위해 유사한 주장을 사용했다.

NRC에 의한 반박

운석 주장은 후방 오염의 맥락에서 NRC에 의해 조사되었다.모든 화성 운석들은 화성에 있는 몇 백만 년마다 비교적 적은 충돌로 발생한다고 생각된다.이 임팩터는 지름이 킬로미터이고 화성에 형성되는 크레이터는 지름이 수십 킬로미터가 될 것이다.화성에 대한 충돌 모형은 이러한 ^[68][69][70]발견과 일치합니다.

지구는 화성으로부터 꾸준한 운석 흐름을 받고 있지만, 운석은 비교적 적은 수의 초기 충격기에서 왔고, 초기 태양계에서는 이동 가능성이 더 높았습니다.또한 화성과 지구 모두에서 생존할 수 있는 몇몇 생명체들은 운석에서의 이동에서 살아남을 수 없을지도 모른다. 그리고 지금까지 이러한 방식으로 화성에서 지구로의 생명체의 이동에 대한 직접적인 증거는 없다.

NRC는 운석 교환의 증거가 후방 오염 보호 방법의 필요성을 ^[71]제거하지는 않는다고 결론지었다.

화성에 미생물을 보낼 수 있는 지구에 대한 영향 또한 드물다.지름 10km 이상의 임팩터는 지구 대기를 통해 화성으로 파편을 보낼 수 있지만 이러한 현상은 거의 발생하지 않으며 초기 태양계에서는 ^{[citation needed]}더 흔했다.

화성 행성 보호 종료 제안

2013년 논문 '화성의 과잉 보호'에서 알베르토 페렌과 더크 슐제 마쿠치는 주브린의 운석 이동 ^[72]논거를 이용해 화성을 더 이상 보호할 필요가 없다고 주장했다.이는 현재 및 이전 행성 보호 담당관인 캐서린 콘리와 ^[73][74]존 러멜이 자연에서 발표한 후속 기사 "화성의 적절한 보호"에서 반박되었다.

카테고리 V 억제 대책에 대한 비판

과학적 합의는 병원성이나 생태학적 혼란을 통한 대규모 영향의 가능성은 극히 ^{[44][75][76][77][78]}작다는 것이다.그럼에도 불구하고, 화성에서 돌아온 샘플들은 과학자들이 돌아온 샘플들이 안전하다고 판단할 때까지 잠재적으로 생물학적으로 유해한 것으로 취급될 것이다.목표는 화성 입자의 방출 확률을 100만분의 ^[76]1 이하로 낮추는 것이다.

정책 제안

비생물학적 오염

2010년 COSPAR 워크숍에서는 비생물학적 ^[79][80]오염으로부터 지역을 보호하는 것과 관련된 문제를 검토했다.그들은 COSPAR가 그러한 문제를 포함하도록 소관을 확장할 것을 권고했다.워크숍의 권장사항은 다음과 같습니다.

권고안 3 COSPAR은 우주와 천체의 비생명체/비생명체 관련 측면을 보호하기 위한 요건/베스트 프랙티스에 대한 지침을 제공하기 위해 별도의 병행 정책을 추가해야 한다.

제안된 몇 가지 아이디어에는 보호되는 특별 지역 또는 미래의 과학적 조사를 위해 태양계 지역을 깨끗하게 유지하기 위한 "행성 공원"^[81]이 포함되어 있으며, 윤리적인 이유 또한 포함되어 있다.

제안된 확장 기능

우주생물학자 크리스토퍼 맥케이는 우리가 화성에 대해 더 잘 이해할 때까지 우리의 탐사는 생물학적으로 ^[82][83]가역적일 것이라고 주장했다.예를 들어, 지금까지 화성에 소개된 모든 미생물이 우주선 안에서 휴면 상태로 남아 있다면, 원칙적으로 미래에는 화성이 현대 지구의 생명체로부터 완전히 오염되지 않도록 할 수 있을 것이다.

2010년 워크숍에서 향후 검토 권고사항 중 하나는 오염 예방 기간을 지구에 도입된 휴면 미생물의 최대 생존 수명까지 연장하는 것이었다.

''권장 4'' COSPAR은 잠재적 토착 외계 생명체의 적절한 보호에는 다음과 같은 육생 생물(미생물 포자 포함)의 생존 가능 최대 시간 내에 거주 가능한 환경의 유해한 오염을 방지하는 것이 포함되어야 한다.인간이나 로봇에 ^[80]의한 활동에 의해 그러한 환경에 도입되었습니다.

유로파의 경우, 현재 탐사 기간 동안 오염에서 벗어나는 것만으로는 충분하지 않다는 비슷한 생각이 제시되었다.인류는 미래 세대가 연구할 수 있도록 유로파를 깨끗하게 유지할 의무가 있다는 것은 충분한 과학적 관심사일지도 모른다.Europa를 조사하는 2000년 태스크포스(TF)의 견해는 이랬지만, 그러한 강력한 보호조치가 필요하지 않다는 소수의 견해가 있었다.

"이 견해의 한 가지 결과는 유로파가 해양이 존재하지 않거나 유기체가 존재하지 않는다는 것을 증명할 수 있을 때까지 무제한 기간 동안 오염으로부터 보호되어야 한다는 것입니다.따라서 약 1000만 년에서 1억 년(유로파 표면의 대략 나이)의 시간이 지나면 오염 물질이 깊은 얼음 지각이나 해저 해양으로 ^[84]운반될 가능성이 높다는 점을 우려해야 합니다."

2018년 7월, 미국 국립과학·공학·의학아카데미는 행성 보호 정책 개발 프로세스의 검토와 평가를 발표했습니다.부분적으로, 이 보고서는 NASA가 전방과 후방 오염을 모두 포함하는 광범위한 전략 계획을 수립할 것을 촉구하고 있다.이 보고서는 또한 정부의 규제 ^[85][86]권한이 없는 민간 산업 임무에 대한 우려를 표명하고 있다.

태양계 밖의 물체 보호

독일의 물리학자 클라우디우스 그로스가 제안한 획기적인 스타샷 프로젝트의 기술은 단세포 유기체의 생물권을 단시간 거주할 수 있는 ^[87]외계행성에 확립하는 데 사용될 수 있다는 주장은 행성 보호를 외계행성으로 ^[89][90]어느 정도까지 확장해야 하는지에 대한 ^[88]논의를 촉발시켰다.그로스는 성간 임무의 긴 시간표는 행성과 외계행성 보호가 서로 다른 윤리적 ^[91]근거를 가지고 있다는 것을 의미한다고 주장한다.

정교한 행성 생물 보안 프로토콜

한 연구에 따르면 두 세계 간의 이동은 히치하이킹하는 유기체의 스트레스 내구성을 잠재적으로 향상시키고 그 과정에서 침입 생물과 생태학적 시나리오의 통찰력을 행성 ^[92]보호 프로토콜로 구현할 필요성을 강조한다.또 다른 연구에 따르면 우주 탐사 및 상업적 이용 계획이 급속히 확대됨에 따라 행성 생물 보안 프로토콜은 "지구로부터의 외계 환경의 생물학적 오염을 방지하기 위해"^[93] 목표와 권고 사항을 넘어 정교한 프로토콜로 대폭 강화되어야 한다.

「 」를 참조해 주세요.

• 우주생물학 – 우주 생명체에 관한 과학
• ExoMars – 우주생물학 프로그램
• 우주에서 실험한 미생물 목록
• Mars 2020 – NASA의 우주생물학 화성 탐사선 미션
• 팬스퍼미아 – 원시 생명체의 성간 확산에 관한 가설

레퍼런스

일반 참고 자료

외부 링크

• 제발 버그는 안 돼, 여긴 깨끗한 행성이야! (ESA 기사)
• COSPAR 행성 보호 정책, 2008년7월^{[permanent dead link]} (COSPAR 기사)
• NASA 행성 보호 웹 사이트
• JPL, JPL의 병원체 제염 개선을 위한 고속 테스트 개발
• 행성 및 우주 탐사의 지질학
• Catharine Conley: NASA 및 국제 행성 보호 정책, 방법론 및 응용 프로그램, The Space Show, 2012년 10월