LEAP: Peranan Astrobiologi dan Kedokteran Luar Angkasa dalam Pencarian Kehidupan Ekstraterestrial

Artikel terbaik ke-4  Lomba Esai Artikel Astronomi Populer (LEAP) LS
Penulis: Thiea Arantxa (Jakarta Barat, DKI Jakarta)

Manusia memiliki pertanyaan-pertanyaan fundamental mengenai kehidupan di alam semesta, dan salah satunya ialah: apakah kita sendirian di alam semesta ini? Lebih jauh lagi, apakah kita dapat mencari sumber kehidupan lain selain Bumi?

Untuk mengungkap jawaban dari pertanyaan penting tersebut, The NASA Astrobiology Roadmap menyajikan panduan lengkap atas kunci-kunci penyelidikan sebagai target dari pencarian kita atas kehidupan ekstraterestrial. Panduan ini memiliki empat prinsip dasar, antara lain bahwa astrobiologi bersifat multidisipliner dan dilaksanakan secara interdisipliner; eksplorasi ekstraterestrial harus mengutamakan proteksi, risiko kontaminasi, serta isu-isu etis; pentingnya analisis filosofis dari makna hidup itu sendiri sebelum melakukan eksplorasi atas kehidupan yang lain; dan penawaran kesempatan bagi generasi mendatang dalam edukasi dan publikasi dari sepak-terjang astrobiologi itu sendiri.

Dalam panduan ini, NASA menekankan langkah-langkah yang harus kita ikuti dalam pencarian kehidupan ekstraterestrial. Langkah pertama adalah menentukan kriteria dari planet-planet yang habitable di luar tata surya kita, dengan tanda utama seperti keberadaan air, molekul oksigen, dan ozon. Langkah kedua adalah melakukan kilas-balik ke masa lalu dan mempelajari bukan hanya planet yang habitable di masa kini, melainkan juga planet-planet yang dulunya pernah kita anggap habitable. Hal ini bisa dilihat dari keberadaan sisa-sisa hidrokarbon cair atau bahan kimia prebiotik yang pernah ditemukan di tempat tersebut.

Pendekatan terpenting dalam eksplorasi ini tentunya ialah menyelidiki habitabilitas dari eksoplanet-eksoplanet yang sudah kita kenal, untuk mengetahui potensi tempat tersebut sebagai penyokong kehidupan. Contohnya ialah pendekatan integratif seperti model astroekologi probabilistik, yang ditentukan oleh respons termal dari suhu lokal dan global dari eksoplanet tersebut, dan disimulasikan dengan model iklim.

Berikutnya, kita harus memahami konsep “biologi universal”, di mana seluruh kosmos mengikuti hukum fisika yang sama dan tentu saja semua hipotesis ilmiah akan mengikuti hukum-hukum yang sama di mana pun. Dengan demikian, proses terbentuknya kehidupan ekstraterestrial pun kemungkinan memiliki kemiripan dengan biosfer kita. Kemudian, kita juga tidak boleh lupa bahwa Bumi kita sendiri pun, dalam sejarahnya yang begitu panjang, telah dipengaruhi oleh perputaran kosmos dan interaksi dengan benda-benda langit. Dengan mengamati evolusi dan sejarah geologi Bumi, diharapkan kita bisa menentukan kunci-kunci pengaruh ekstraterestrial terhadap kehidupan manusia sendiri. Kita juga dapat mengamati batasan-batasan dan pengendalian alamiah mekanisme evolusi makhluk Bumi untuk bisa mempertimbangkan terjadinya batasan-batasan yang sama pada makhluk-makhluk ekstraterestrial. Salah satu poin penentu evolusi tentunya adalah keberadaan mikroorganisme yang memiliki andil teramat besar dalam stabilisasi ekosistem.

Sejauh ini, mikroorganisme adalah salah satu harapan terbesar kita sebagai batu pijakan sebelum menemukan makhluk-makhluk dengan intelegensi lebih tinggi. Dan yang terakhir, di luar sana kita harus mencari biosignature yang dapat berupa objek, substansi, dan/atau pola yang berasal dari agen biologis sebagai tanda utama dari kehidupan ekstraterestrial.

Riset astrobiologi merambah ke berbagai aspek dalam rentang skala yang sangat luas, mulai dari molekul, virus, mikroba, sampai eksplorasi satelit dan tata surya yang berkaitan erat dengan perkembangan teknologi modern. Kita telah banyak mendapatkan petunjuk-petunjuk biosignature yang ada di planet-planet lain, contohnya mineral-mineral penting seperti oksida, sulfat, dan karbonat.

Di sisi lain, kita juga sudah memiliki kemajuan teknologi siber dalam penyusunan sistem informasi astrobiologi yang bertujuan untuk menganalisis temuan-temuan penting tersebut. Namun, skala-skala observasi yang begitu luas mulai dari mikro sampai makro ini membatasi kemampuan kita akan pemahaman yang lebih mendetail mengenai rekam jejak kehidupan ekstraterestrial. Karena itulah sangat penting untuk ditekankan bahwa proses panjang ini bersifat multidisipliner dan melibatkan semua cabang sains yang ada.

Penelitian jangka panjang yang kita lakukan ini membutuhkan cabang ilmu lain dalam perjalanannya, yaitu kedokteran luar angkasa. Ini adalah salah satu cabang ilmu yang memiliki prioritas tinggi dalam upaya kita untuk menemukan kehidupan ekstraterestrial. Dalam perjuangan kita untuk mengeksplorasi tempat-tempat yang nyaris tak terbayangkan ini, kita membutuhkan program besar yang mencakup perkembangan biologis, fisiologis, dan psikologis dalam upaya kita mengirim awak pesawat yang akan melakukan perjalanan dalam rentang waktu yang begitu lama. Sangat penting bagi kita untuk memahami dan menanggulangi hal-hal yang dapat memengaruhi tubuh manusia dalam suasana mikrogravitasi dan perubahan pola metabolisme selama melakukan perjalanan ke luar angkasa.

Di era sekarang pun hal ini semakin menjadi sorotan, karena pada masa kini bahkan sudah ada penerbangan ulang-alik untuk warga sipil, sehingga akan ada lebih banyak lagi manusia yang terpapar dengan lingkungan unik di luar angkasa. Selain mikrogravitasi, tantangan lain yang harus dihadapi manusia di luar angkasa adalah radiasi, gaya percepatan, vibrasi, serta kondisi pengurungan jangka panjang. Hal ini bukan hanya mempengaruhi sistem-sistem makro seperti sistem saraf keseimbangan, melainkan juga sistem mikro seperti pembentukan sel-sel darah dan tulang. Lebih jauh lagi, gangguan psikologis pun dapat menyertai kondisi tersebut.

Selain itu, kedokteran luar angkasa juga memiliki peran teramat besar dalam perkara keamanan biologis suatu planet dari makhluk Bumi yang menjelajahi dunia ekstraterestrial. Hal ini dulunya disebut sebagai planetary quarantine, dan pada masa kini disebut planetary protection. Konsep ini dibuat berdasarkan pandangan penting bahwa ketika ada makhluk dari luar suatu planet menetap di planet tersebut dalam jangka waktu lama, maka makhluk itu dapat memberikan dampak baik makro maupun mikro terhadap ekosistem planet tersebut. Dampaknya sangat bervariasi, mulai dari dampak kimiawi maupun biologis. Dampak tersebut akan sangat memengaruhi observasi kita atas kemungkinan adanya kehidupan di suatu planet asing, dan memunculkan risiko terjadinya petunjuk yang keliru dan hasil false-positive. Hal ini tentu akan sangat menghambat perkembangan penelitian kita dalam jangka panjang. Telah dilakukan berbagai penelitian yang membuktikan bahwa kontaminasi mikroorganisme Bumi memiliki dampak nyata terhadap lingkungan planet-planet lain.

Sebuah penelitian yang menggunakan simulasi planet Mars menunjukkan bahwa beberapa mikroorganisme seperti spora dari Bacillus subtilis dan Aspergillus niger serta berbagai bakteri anaerobik dan alga memiliki survavibilitas tinggi di planet Mars, bahkan sampai 200 tahun lamanya. Hal tersebut bukannya hanya akan berdampak terjadinya perubahan pada ekosistem Mars, tetapi juga dapat berisiko terhadap kesehatan awak penerbangan, bahkan juga terhadap biosfer Bumi jika mikroorganisme tersebut tidak berhasil dikarantina. Sehingga kita bukan hanya menghadapi kontaminasi dari Bumi ke planet asing, melainkan juga dari planet asing itu sendiri ke Bumi. Oleh karena itu, sangat penting agar kontaminasi dari kedua arah ini dihindari sebisa mungkin.

Tantangan lainnya dalam hal planetary protection dalam bidang kedokteran adalah selain melakukan pengawasan terhadap penyebaran mikroba di lingkungan ekstraterestrial, perlu pula dilakukan pemeriksaan menyeluruh terhadap kondisi kesehatan kru pesawat untuk membuat perbandingan apakah respons medis tubuh kru tersebut merupakan efek dari paparan mikroorganisme bawaan kita sendiri dari Bumi atau merupakan paparan baru dari Mars. Perbedaan ini tentunya bisa saja nyaris sulit dideteksi, dan ini dapat mempengaruhi petunjuk-petunjuk penting dalam eksplorasi kita. Dengan demikian, akomodasi dan habitat yang tepat sangat diperlukan bagi seluruh awak pesawat dan materi-materi biologis yang diikutsertakan dalam misi tersebut.

Area-area penting dalam bidang sistem kesehatan komprehensif sebagai bagian dari planetary protection mencakup antara lain: pemindahan kontaminan (mikrobioma tubuh manusia, interaksi inang dan mikroba); infrastruktur dan penunjang bergerak (peralatan pengambilan sampel, pembersihan, pakaian luar angkasa, EVA (extravehicular activity alias kegiatan kru di luar pesawatnya); habitat dan lingkungan (zona-zona tertentu, area-area yang disebut special regions); penyimpanan material dan pembuangan zat sisa, sarana penunjang hidup, suplai makanan dan air; faktor sumber daya manusia (perilaku, gangguan psikologis, patofisiologi dalam tubuh); dan pengawasan status medis masing-masing awak pesawat sebelum, selama, dan sesudah perjalanan.

Panduan lengkap dalam melaksanakan planetary protection bisa kita lihat di Planetary Protection Policy yang dikeluarkan oleh COSPAR (Comittee on Space Research), yang menerangkan bahwa penanganan beban biologis (bioburden) harus dilaksanakan dengan sangat hati-hati dan merupakan prioritas tertinggi ketika kita melaksanakan perjalanan ke planet asing. Selain itu, di panduan ini juga diterangkan kriteria dari special regions, yaitu zona-zona di suatu planet yang kita nilai bisa memberikan akomodasi layak bagi mikroorganisme Bumi untuk berkembang biak, dengan parameter fisik antara lain keberadaan air, suhu yang memadai, aktivitas geotermal, sumber metana, dan lain-lain. Mengenali zona-zona khusus ini juga merupakan tantangan bagi kita untuk menangani planetary protection. Ini tentunya menjadi krusial bila kita memiliki rencana bukan hanya untuk berkunjung sebentar ke planet asing, melainkan juga untuk tinggal di sana dalam jangka panjang, apalagi membangun koloni dengan tujuan agar manusia Bumi dapat meninggali planet tersebut di kemudian hari secara permanen.

Sebagai planet tetangga terdekat kita, Mars telah sejak lama menjadi sasaran untuk dikunjungi dan diobservasi lebih jauh dalam rangka mencari sumber kehidupan permanen bagi umat manusia. Sudah lama diketahui bahwa planet ini pernah memiliki sumber air, yang meskipun kini sudah hilang namun tidak mengusir kemungkinan akan adanya patogen yang masih tersisa. Dengan demikian, kita harus menghadapi ancaman terpaparnya manusia dengan agen-agen patogen yang mungkin ada di Mars, meskipun saat ini kita tahu bahwa kemungkinan adanya mikroorganisme di Mars sangat kecil dan nyaris mendekati nol, tetapi tidak mustahil. Tentu saja kita tahu bahwa perbedaan materi genetik dan molekul kimiawi penyusun makhluk-makhluk ekstraterestrial akan membuat sulit bagi mereka untuk berinteraksi dengan manusia Bumi, apalagi menginfeksi, namun teori panspermia memberitahu kita bahwa tetap ada kemungkinan adanya makhluk hidup dengan ciri-ciri yang masih mirip dengan makhluk Bumi. Apalagi kita sudah pernah menemukan bukti adanya asam amino di meteorit-meteorit yang pernah menghantam Bumi.

Oleh karena itu, ditetapkan prosedur-prosedur penting untuk menghindari paparan biohazard dengan cara sterilisasi maupun dekontaminasi. Pengenalan dini atas tanda-tanda molekul kimia sederhana lain dari mikroba-mikroba di Mars juga merupakan tantangan yang nyata, baik untuk melindungi diri kita sendiri maupun juga untuk menemukan keberadaan makhluk-makhluk ekstraterestrial tersebut.

Sangat penting untuk diingat bahwa kita takkan mampu mengenali berbagai macam kehidupan ekstraterestrial tanpa terlebih dahulu memahami kehidupan kita sendiri di Bumi. Karena itulah, pengetahuan kita mengenai ilmu kedokteran luar angkasa menjadi sangat krusial, selain untuk memberikan penunjang kesehatan yang layak bagi manusia yang melakukan perjalanan, juga agar kita bisa lebih memahami fakta-fakta biologis yang berhubungan dengan kehidupan ekstraterestrial sendiri. Kita membutuhkan pemahaman mendalam atas tubuh manusia dan semua aspek yang mempengaruhinya, seperti aspek fisiologis internal tubuh kita sendiri dan tentu saja aspek pengaruh lingkungan Bumi yang telah membentuk hakikat biologis kita lewat proses evolusi. Kita membawa rekam jejak planet kita sendiri saat mengunjungi planet lain. Semua itu melekat di tubuh kita, sampai di alat-alat canggih yang kita gunakan. Kita juga menyimpan rekam jejak kosmis sejak masa awal pembentukan alam semesta ini, di planet kita sendiri. Oleh karena itu, sangatlah penting bagi kita untuk memahami makhluk-makhluk Bumi sendiri sebelum mengambil langkah maju untuk menemukan makhluk yang kemungkinan teramat berbeda dari kita. Pengetahuan kita akan kehidupan kita sendiri di Bumi justru amat penting dalam upaya kita mencari kehidupan ekstraterestrial, dikarenakan pemahaman kita akan biosfer yang kita cintai ini adalah titik asal untuk memahami kehidupan lain di seluruh penjuru semesta. Maka dari itu, langkah pertama untuk melihat ke luar adalah terlebih dahulu melihat ke dalam diri kita sendiri.

[divider_line]

Referensi:

1. Des Marais DJ, Nuthill JA, Allamandola LJ, Boss AP, Farmer JD, Hoehler TM, et al. The NASA Astrobiology Roadmap. Astrobiology, Vol. 8, No. 4; 2008. doi: 10.1089/ast.2008.0819. Available at: https://www.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ast.2008.0819. Accessed February 20, 2019.
2. Ceja AY, Kane S. The Search for Extraterrestrial Life: An Astro-ecological Modeling Approach for Characterizing Exoplanet Habitability. American Astronomical Society, AAS Meeting #233, id.#346.01; 2019. Available at: http://adsabs.harvard.edu/abs/2019AAS…23334601C. Accessed February 20, 2019.
3. Chan MA, Bowen BB, Corsetti F, Farrand W, Law ES, Newsome H, et al. Exploring, Mapping, and Data Management Integration of Habitable Environtments in Astrobiology. Microbiol; 2018. doi: 10.3389/fmicb.2019.00147. Available at: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2019.00147/abstract. Accessed February 20, 2019.
4. National Research Council (US) Task Group on Life Sciences. Space Science in the Twenty-First Century: Imperatives for the Decades 1995 to 2015: Life Sciences. Washington (DC): National Academies Press (US) 6, Human Biology and Space Medicine; 1988. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK217835/. Accessed February 20, 2019.
5. Stepanek J, Blue RS, Parazynski S. Space Medicine in the Era of Civilian Spaceflight. N Engl J Med 380: 1053-60; March 14, 2019. doi: 1056/NEJMra1609012. Available at: https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra1609012. Accessed April 16, 2019.
6. Koike J, Hori T, Katahira Y, Koike KA, Tanaka K, Kobayashi K, et al. Fundamental studies concerning planetary quarantine in space. Space Res 18 (1/2): 339-44; 1996. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/027311779500825Y. Accessed April 16, 2019.
7. Rummel JD, Race MS, Conley CA. Mission to Mars: The Integration of Planetary Protection Requirements and Medical Support. Journal of Astrobiology and Space Science Reviews 1: 246-53; 2019. Available at: http://journalofastrobiology.com/Mars20.html. Accessed April 16, 2019.
8. Kminek G, Conley C, Hipkin V, Yano H. COSPAR’s Planetary Protection Policy. Available at: https://cosparhq.cnes.fr/sites/default/files/pppolicydecember_2017.pdf. Accessed April 16, 2019.
9. Rummel JD. From Planetary Quarantine to Planetary Protection: A NASA and International Story. Astrobiology 18 (4); 2019. doi: 1089/ast.2018.1944. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30694694. Accessed April 16, 2019.
10. Netea MG, van de Veerdonk FL, Strous M, van der Meer JWM. Infection Risk of a Human Mission to Mars. Journal of Astrobiology and Space Science Reviews 1: 144-55; 2019. Available at: http://journalofastrobiology.com/Mars11.html. Accessed April 16, 2019.
11. Nicogossian AE, Gaiser KK. The Space Life Sciences Strategy for the 21st Cent Acta Astronautica 26 (6): 459-65; 1992. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/009457659290074S. Accessed April 16, 2019.
12. Nicogossian AE, Mohler SR, Gazenko OG, Grigoryev AI. Space Biology and Medicine, Vol. 1: Space and Its Exploration. Washington DC: American Inst. of Aeronautics and Astronautics; 1993. Available at: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20150010957. Accessed February 20, 2019.