Nhà sinh vật học vũ trụ

Lịch làm việc

Các nhà sinh vật học vũ trụ thường làm việc toàn thời gian, với lịch trình thay đổi tùy thuộc vào yêu cầu nghiên cứu. Môi trường làm việc của họ bao gồm các phòng thí nghiệm, đài quan sát và các địa điểm nghiên cứu thực địa với điều kiện khắc nghiệt tương tự như các hành tinh khác.

Nhiệm vụ tiêu biểu

• Tiến hành nghiên cứu về các sinh vật ưa cực (sinh vật phát triển mạnh trong môi trường khắc nghiệt) và các sinh vật chuyển hóa metan (sinh vật phát triển mạnh xung quanh các kim loại thường độc hại như asen, cadmium, đồng, chì và kẽm) để hiểu về các điều kiện tiềm năng của sự sống ngoài Trái đất.

1. Các sinh vật ưa cực đoan bao gồm sinh vật ưa nhiệt (có khả năng sống trong điều kiện nhiệt độ cực cao), sinh vật ưa lạnh (có khả năng sống trong điều kiện cực lạnh), sinh vật kỵ khí (có khả năng sống mà không cần oxy) và sinh vật ưa muối (có khả năng sống trong môi trường mặn).

• Nghiên cứu các quá trình hóa học và vật lý trên các mặt trăng, thiên thạch và hành tinh (ngoài Trái đất) có thể hỗ trợ sự sống.
• Sử dụng quang phổ và viễn thám để xác định các dấu hiệu sinh học tiềm năng trong khí quyển của các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Điều tra bất kỳ phát hiện nào về dấu hiệu hóa học của sự sống .
• Thiết kế và tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để mô phỏng môi trường ngoài Trái đất và kiểm nghiệm các lý thuyết về hóa học tiền sinh học và nguồn gốc sự sống.
• Nghiên cứu khả năng sống sót của vi sinh vật trong môi trường mô phỏng sao Hỏa và không gian sâu.
• Phát triển và thử nghiệm các thiết bị cho các sứ mệnh không gian. Hợp tác với các tàu vũ trụ robot, xe tự hành và tàu thăm dò để thu thập và phân tích các mẫu vật ngoài Trái đất.
• Phân tích dữ liệu thu thập từ kính viễn vọng.
• Phát triển các mô hình dự đoán nơi sự sống có thể tồn tại trong vũ trụ.
• Hỗ trợ lập kế hoạch cho các sứ mệnh không gian liên quan đến việc phát hiện sự sống và phát triển các giao thức bảo vệ hành tinh .
• Phát triển các mô hình trí tuệ nhân tạo và máy học để phân tích lượng lớn dữ liệu sinh học vũ trụ.
• Tham gia thiết kế các hệ thống hỗ trợ sự sống cho du hành vũ trụ của con người.

Nhiệm vụ bổ sung

• Công bố kết quả nghiên cứu và trình bày tại các hội nghị khoa học. Tham gia đánh giá bài báo.
• Truyền đạt những phát hiện này đến công chúng thông qua các hoạt động giáo dục cộng đồng.
• Đăng ký xin tài trợ nghiên cứu và các nguồn kinh phí khác.
• Tham vấn các cơ quan vũ trụ chính phủ và tư nhân. Tham gia vào các hợp tác quốc tế.
• Xây dựng các quy trình xử lý vật liệu ngoài Trái đất.
• Hỗ trợ thiết lập cơ sở dữ liệu để lập danh mục kết quả thí nghiệm.
• Nghiên cứu tác động của môi trường không gian lên các sinh vật để hiểu sâu hơn về sinh học vũ trụ.
• Cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho các nhà nghiên cứu khi cần thiết.
• Xem xét các tài liệu khoa học để cập nhật những tiến bộ mới nhất.
• Huấn luyện các thành viên mới trong nhóm và sử dụng trang thiết bị bảo hộ cá nhân phù hợp. 

Kỹ năng mềm

• Tư duy phân tích
• Chú ý đến chi tiết
• Truyền thông
• Sự tò mò
• Tập trung
• Tính toàn vẹn
• Kỹ năng tổ chức
• Kiên nhẫn
• Giải quyết vấn đề
• Làm việc theo nhóm
• Quản lý thời gian

Kỹ năng kỹ thuật

Các nhà sinh vật học vũ trụ cần những kỹ năng chuyên môn liên quan đến các lĩnh vực sau:

• Các kỹ thuật và quy trình trong phòng thí nghiệm (ví dụ: khử trùng, chuẩn bị mẫu, nuôi cấy vi sinh vật ưa môi trường khắc nghiệt)
• Phần mềm phân tích dữ liệu và thống kê (Excel, R, MATLAB, Python, phần mềm quản lý phòng thí nghiệm)
• Thu thập mẫu vật tại hiện trường bằng các thiết bị như máy quang phổ, máy đo khối phổ, kính hiển vi điện tử và máy PCR.
• Các dụng cụ khoa học và thiết bị phòng thí nghiệm (ví dụ: sắc ký khí, máy giải trình tự DNA và kính hiển vi huỳnh quang)
• Các quy trình an toàn về sức khỏe, sinh học và hóa học (ví dụ: các cấp độ an toàn sinh học và xử lý vật liệu nguy hiểm)
• Các kỹ thuật vận hành và chụp ảnh kính hiển vi (ví dụ: kính hiển vi điện tử và kính hiển vi confocal)
• Soạn thảo tài liệu kỹ thuật/văn bản cho các ấn phẩm nghiên cứu, đề xuất xin tài trợ và báo cáo nhiệm vụ.
• Chuẩn bị và xử lý mẫu sinh học, bao gồm bảo quản lạnh và phân lập vi sinh vật.
• Nhập liệu và quản lý cơ sở dữ liệu, sử dụng các công cụ tin sinh học và lập bản đồ không gian địa lý.
• Chăm sóc động vật phục vụ nghiên cứu liên quan đến các sinh vật ưa cực đoan hoặc các nghiên cứu sinh học trong không gian (nếu có).
• Quang phổ và viễn thám để phân tích khí quyển hành tinh và thành phần bề mặt.
• Các kỹ thuật sinh học phân tử và hệ gen học, chẳng hạn như chỉnh sửa gen CRISPR, giải trình tự DNA/RNA và phân tích protein.
• Ứng dụng học máy và trí tuệ nhân tạo
• Mô phỏng hành tinh và mô hình hóa môi trường, bao gồm các mô hình tính toán về khả năng sinh sống ngoài Trái đất.
• Phần mềm mô hình hóa và trực quan hóa 3D (ví dụ: ArcGIS, MATLAB Simulink)
• Thiết bị nghiên cứu thực địa để nghiên cứu các môi trường mô phỏng (ví dụ: các miệng phun thủy nhiệt dưới đáy biển sâu, sa mạc hoặc chỏm băng vùng cực).
• Các kỹ thuật hóa học vũ trụ (ví dụ: phân tích các phân tử hữu cơ trong thiên thạch và bụi giữa các vì sao)
• Vận hành hệ thống robot (ví dụ: lập trình và quản lý robot tự hành, máy bay không người lái hoặc thiết bị lấy mẫu tự động)

• Các cơ quan chính phủ (ví dụ: NASA)
• Viện nghiên cứu
• Các trường đại học và cao đẳng
• Các công ty hàng không vũ trụ tư nhân
• Các công ty tư vấn môi trường

Các nhà sinh vật học vũ trụ được kỳ vọng sẽ tiến hành nghiên cứu tỉ mỉ, chú trọng đến từng chi tiết, thường đòi hỏi nhiều giờ làm việc trong phòng thí nghiệm, tại các địa điểm thực địa hoặc khu vực chuẩn bị tàu vũ trụ và thiết bị cho các sứ mệnh không gian.

Khác với nhiều ngành khoa học khác, sinh học vũ trụ không tập trung vào một lĩnh vực duy nhất; nó mang tính liên ngành, đòi hỏi kiến thức về sinh học, hóa học, địa chất và thiên văn học. Điều đó có nghĩa là các nhà sinh học vũ trụ phải làm việc chặt chẽ với các chuyên gia từ nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau và cam kết học tập suốt đời để luôn cập nhật các nghiên cứu và phương pháp mới nhất.

Công tác nghiên cứu thực địa có thể rất thú vị, với những chuyến đi đến các môi trường khắc nghiệt để nghiên cứu các dạng sống có thể tồn tại ở đó. Những môi trường mô phỏng này giúp họ hình dung ra những loại thế giới khác mà sự sống có thể sinh sống. Nhược điểm là, những nơi như vậy thường bị cô lập, rất nóng hoặc rất lạnh, và tiềm ẩn nhiều nguy hiểm. Ngoài ra, một số chuyến thám hiểm đòi hỏi phải xa nhà hàng tuần hoặc thậm chí hàng tháng, điều này có thể gây khó khăn cho gia đình và bạn bè.

Việc tìm kiếm nguồn tài trợ cũng là một thách thức. Nhiều nhà sinh vật học vũ trụ phụ thuộc vào các khoản tài trợ nghiên cứu quan trọng từ NASA, Cơ quan Vũ trụ châu Âu, Quỹ Khoa học Quốc gia và các tổ chức khác. Nếu không có những khoản tiền đó, họ có thể không thể tiếp tục công việc của mình. Nhưng sự cạnh tranh để nhận được các khoản tài trợ rất khốc liệt, và nguồn tài trợ có thể bị ảnh hưởng bởi những thay đổi của chính phủ về các ưu tiên ngân sách.

Sinh học vũ trụ là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng nhờ các công nghệ và khám phá mới. Các kính viễn vọng không gian như Kepler và TESS của NASA đã cho phép phát hiện hàng nghìn hành tinh ngoài hệ mặt trời, một số trong đó có thể hỗ trợ sự sống. Kepler, hoạt động từ năm 2009 đến năm 2018, đã tìm kiếm các ngôi sao từ quỹ đạo quanh Mặt Trời, trong khi TESS, được phóng vào năm 2018, di chuyển theo quỹ đạo hình elip quanh Trái Đất trong nhiệm vụ xác định các ứng cử viên hành tinh ngoài hệ mặt trời.

Bất kỳ hành tinh tiềm năng nào được các sứ mệnh này phát hiện đều được báo cáo cho nhóm phụ trách Kính viễn vọng không gian James Webb . Kính viễn vọng mạnh mẽ quay quanh Mặt trời này sau đó có thể tập trung quang phổ hồng ngoại để nghiên cứu khí quyển của chúng, tìm kiếm các loại khí như hơi nước, metan và carbon dioxide. Cùng nhau, các kính viễn vọng này tạo thành một hệ thống mạnh mẽ: Kepler và TESS tìm ra các hành tinh, và JWST tiết lộ thành phần cấu tạo của chúng!

Các sứ mệnh robot cũng rất quan trọng. Tàu thăm dò sao Hỏa Perseverance đang thu thập mẫu vật để phân tích, trong khi các sứ mệnh như Europa Clipper và Dragonfly nhằm mục đích khám phá các đại dương ngầm dưới bề mặt các mặt trăng băng giá. Những dự án này bao gồm sự hợp tác giữa các cơ quan chính phủ như NASA và ESA với các công ty tư nhân như SpaceX.

Tất nhiên, trí tuệ nhân tạo cũng đang làm thay đổi lĩnh vực sinh học vũ trụ, bằng cách xử lý lượng lớn dữ liệu hành tinh và dự đoán nơi sự sống có thể tồn tại thông qua việc mô phỏng môi trường ngoài Trái đất. Trong khi đó, sự quan tâm của công chúng đối với sinh học vũ trụ đang ngày càng tăng nhờ các sáng kiến giáo dục và sự tham gia của khoa học công dân ! 

Những người đam mê sinh học vũ trụ thường có sở thích ngắm sao, khoa học viễn tưởng và khám phá thiên nhiên. Họ có thể học giỏi các môn sinh học, hóa học, vật lý và toán học, và tham gia các hội chợ khoa học hoặc câu lạc bộ thiên văn.