Khoa học pháp y trong không gian

Chương trình Artemis của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) dự kiến ​​sẽ đưa các phi hành gia quay trở lại Mặt trăng và xây dựng một phòng thí nghiệm trên quỹ đạo quanh Mặt trăng vào cuối thập kỷ này. Trong khi đó, các công ty tư nhân đang thực hiện những bước tiến quan trọng trong việc đưa khách hàng trả tiền đi sâu hơn vào vũ trụ.

Khi dấu chân của con người mở rộng ra ngoài các thiên thể quen thuộc như Trái đất, Mặt trăng và có thể xa hơn nữa, chúng ta cần chuẩn bị cho điều không thể tránh khỏi: con người phạm tội trong không gian [trên tàu vũ trụ hoặc trong các khu định cư bên ngoài Trái đất].

Hiện nay, một lĩnh vực nghiên cứu mới lạ và thú vị đã bắt đầu phát triển nhằm mô phỏng lại các vụ tai nạn hoặc truy vết tội phạm trong không gian, đó là giám định pháp y vũ trụ (astroforensics).

Không gian vũ trụ là một môi trường độc đáo và khắc nghiệt cho các cuộc điều tra pháp y. Các yếu tố như trọng lực thay đổi, bức xạ vũ trụ, nhiệt độ cực đoan và nhu cầu về hệ thống cung cấp oxy là những thách thức mà các nhà thám hiểm tương lai phải đối mặt khi ở ngoài Trái đất.

Trọng lực thay đổi

Không giống như Trái đất, nơi trọng lực – một lực không đổi – chi phối nhiều khía cạnh của đời sống hiện thực, việc giảm đáng kể trọng lực trong không gian đặt ra những thách thức mới trong việc tìm hiểu hình thức biểu hiện của các bằng chứng phạm tội. Sự thay đổi này ảnh hưởng đáng kể đến lĩnh vực khoa học pháp y, chẳng hạn như phân tích các mẫu vết máu – một quy trình phân tích chủ yếu dựa vào tác động của trọng lực để xác định bối cảnh hình thành vết máu.

Hiện tại, chưa có khuôn khổ chi tiết về cách xử lý các vụ án hình sự xảy ra trong không gian, đặc biệt là vấn đề phát sinh giữa các cá nhân từ những quốc gia khác nhau.

Khi nghĩ đến trọng lực trong vũ trụ, người ta thường hình dung ra hình ảnh các phi hành gia bay lơ lửng trong không gian hoặc thực hiện những màn nhào lộn trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Tuy nhiên, trạng thái hoàn toàn không trọng lực (zero gravity) chỉ tồn tại ở những nơi có khoảng cách rất xa so với bất kỳ thiên thể nào trong vũ trụ. Khi ở gần một thiên thể như Mặt trăng hoặc một hành tinh, chúng ta sẽ chịu tác động của trọng lực, kể cả khi bay ở quỹ đạo quanh chúng. Trên thực tế, hầu hết các môi trường trong không gian đều có trọng lực thấp hoặc vi trọng lực chứ không hoàn toàn bằng không.

Mọi thứ trong môi trường vi trọng lực hoạt động theo những cách khác biệt so với khi ở trên Trái đất, ví dụ như ngọn lửa có dạng hình tròn và tỏa ra ít nhiệt năng, con người giảm mật độ xương, và các chất lỏng cũng có những đặc tính kỳ lạ.

Thí nghiệm tiên phong

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Forensic Science International: Reports vào tháng 2/2024, các nhà khoa học tại Đại học Staffordshire và Đại học Hull(Vương quốc Anh) đã tiến hành một trong những thí nghiệm đầu tiên nhằm tìm hiểu sự thay đổi của trọng lực trong không gian ảnh hưởng như thế nào đến lĩnh vực khoa học pháp y.

Cụ thể, họ đã tìm hiểm hình thức biểu hiện của vết máu trong môi trường vi trọng lực, từ đó nêu bật những thách thức khi phân tích mẫu vết máu trên tàu vũ trụ, nơi lực hấp dẫn đóng vai trò then chốt trong quá trình máu lỏng bắn ra ngoài không khí, tương tác với bề mặt và tạo ra hình dạng các vết máu. Phương pháp phân tích mẫu vết máu là việc sử dụng động lực học chất lỏng, vật lý và toán học để hiểu đường bay, nguồn gốc của vết máu, cũng như giải thích cách thức nó đọng lại trên bề mặt của các vật thể trong những cuộc điều tra hình sự.


“Nghiên cứu các mẫu vết máu có thể cung cấp thông tin có giá trị về một tội ác hoặc vụ tai nạn trên Trạm vũ trụ hoặc các tàu không gian trong tương lai”, Zack Kowalske, trưởng nhóm nghiên cứu, nhận định.

Để tiến hành thí nghiệm vi trọng lực, các nhà khoa học sử dụng một chiếc máy bay Boeing 727 đã qua sửa đổi của Tập đoàn Zero Gravity. Khi chiếc máy bay này thực hiện một đường bay theo hình dạng parabol [bay lên cao và lao xuống một cách đột ngột], các hành khách trải qua những khoảng thời gian vi trọng lực ngắntrong quá trình máy bay từ đỉnh của parabol lao xuống. Đó cũng là lúc thí nghiệm diễn ra.

Nhóm nghiên cứu điều chế một hỗn hợp gồm 40% glycerin và 60% màu thực phẩm để thay thế máu. Mặc dù chỉ là máu nhân tạo nhưng nó có mật độ và độ nhớt tương tự như máu người và khi chạm vào một bề mặt, nó tạo ra các vết bẩn tương tự như máu thật.

Trong khoảng thời gian máy bay hạ độ cao một cách đột ngột, các giọt máu được đẩy từ ống tiêm thủy lực về phíamột tờ giấy trắng. Từ những vết máu, các nhà nghiên cứu đã tái tạo lại góc va chạm, và kết quả họ thu được có sự khác biệt đáng kể so với những gì diễn ra trên Trái đất. Môi trường vi trọng lực thực sự làm thay đổi hành vi của các giọt máu và vết máu do chúng tạo ra.

“Trên Trái đất, máu có xu hướng rơi theo đường parabol do tác động của lực hấp dẫn cho đến khi nó chạm vào một bề mặt. Nhưng trong trường hợp này, máu vẫn tiếp tục di chuyển theo đường thẳng do tác động của lực quán tính cho đến khi chạm vào tờ giấy”, Kowalske cho biết. “Mặc dù toàn bộ quá trình thí nghiệm không giống như các tình huống tội phạm thực sự, nhưng sự tương tác giữa máu và bề mặt là điều mà các nhà điều tra pháp y quan tâm”.

Quan sát quan trọng thứ hai là sự lan rộng của máu khi chạm vào bề mặt. Trong môi trường trọng lực thông thường trên Trái đất, các giọt máu lỏng sẽ trải qua một loạt các giai đoạn trong quá trình tạo vết máu. Nó sẽ vỡ ra, tạo thành một làn sóng nhỏ và lan rộng thành hình dạng vết máu cuối cùng.

Tuy nhiên, khi loại bỏ trọng lực ra khỏi quá trình này, lực căng bề mặt và lực kết dính chiếm ưu thế sẽ kìm hãm sự lan rộng, dẫn đến hình dạng và kích thước của vết máu nhỏ hơn so với vết máu trên Trái đất.

Chúng ta đang ở giai đoạn đầu của một kỷ nguyên nghiên cứu mới, khám phá tác động của môi trường ngoài Trái đất đối với các bằng chứng pháp y. Tuy nhiên, tác động của những nghiên cứu này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực khoa học pháp y mà còn mở rộng sang các ngành khoa học tự nhiên khác, chẳng hạn như động lực học chất lỏng trong việc thiết kế tàu vũ trụ và phân tích các lỗi kỹ thuật sau khi tàu vũ trụ xảy ra sự cố.

“Để mở rộng nghiên cứu trong lĩnh vực giám định pháp y vũ trụ, chúng ta cần tiến hành thí nghiệm vi trọng lực trên một không gian lớn hơn và tôi sẽ rất vui nếu được vận hành phòng thí nghiệm khoa học pháp y ngoài Trái đất đầu tiên”, Kowalske nói.

Theo Sciencealert, Sciencedaily