Kategorie
Nauka

Jak długofalowe podróże kosmiczne wpłyną na ludzkie ciało?

kosmos
Jeśli pewnego dnia będziemy chcieli wysłać astronautów na inną planetę, będziemy musieli zrozumieć wpływ długich pobytów w kosmosie na ludzkie ciało. Większość tego, co wiemy o skutkach przebywania w kosmosie, pochodzi z badania astronautów odwiedzających Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Astronauci zazwyczaj udają się na ISS na sześć miesięcy, ale niektórzy zostają dłużej, jak na przykład astronauta NASA Mark Vande Hei, który niedawno spędził 355 dni na orbicie. Przyjrzenie się wpływowi na astronautów, takich jak Vande Hei, może pomóc naukowcom oszacować wpływ dłuższych misji, takich jak te trwające lata.

Jednym z najbardziej znaczących źródeł cielesnych zmian w przestrzeni jest brak grawitacji. Bez siły grawitacji płyn ma tendencję do gromadzenia się w górnej części ciała. To właśnie powoduje, że astronauci mają słynne „opuchnięte twarze”, gdy płyn gromadzi się w ich głowach. Niektórzy badacze uważają, że ten płynny ruch jest odpowiedzialny za inny powszechny efekt statku kosmicznego, jakim jest upośledzenie widzenia. Nagromadzenie płynów może zmiażdżyć gałki oczne astronautów, pogarszając ich wzrok.

Kolejnym problemem spowodowanym brakiem grawitacji jest utrata mięśni. Kiedy ciało nie musi działać przeciw grawitacji, aby pozostać w pozycji pionowej, zużywa się znacznie mniej mięśni, które z czasem ulegają zużyciu. Dlatego astronauci ISS spędzają dużo czasu na treningu. Jak można się spodziewać, unoszenie się w powietrzu bez grawitacji powoduje u niektórych osób chorobę lokomocyjną. Nazywana chorobą kosmiczną lub technicznie zespołem adaptacji do przestrzeni, występuje, gdy ludzie mają trudności z przystosowaniem się do mikrograwitacji i mogą odczuwać nudności, zawroty głowy lub ból głowy.

Porównanie identycznych astronautów bliźniaczych

Niezwykle pomocnym sposobem zrozumienia konsekwencji konkretnego działania, takiego jak podróż kosmiczna, jest przeprowadzenie badania bliźniaków. Tutaj wybiera się dwóch identycznych braci bliźniaków i jeden zachoruje – w tym przypadku mieszka w kosmosie przez rok – podczas gdy drugi prowadzi normalne życie. Następnie, pod koniec okresu eksperymentalnego, naukowcy mogli je porównać, aby zobaczyć, jakie różnice się pojawiły. Dokładnie to zrobiła NASA w swoim przełomowym badaniu bliźniaczym, opublikowanym w 2019 r., porównującym wyniki zdrowotne astronautów Marka i Scotta Kelly’ego po tym, jak Scott spędził rok w kosmosie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i te, które Mark spędził na Ziemi.

Według NASA wyniki uwzględniały zmiany w ciele Scotta na poziomie fizjologicznym i molekularnym, a także wszelkie zmiany poznawcze. Naukowcy wykryli zmiany w każdym aspekcie ciała, w tym zmiany w ochronnych telomerach, które są częścią naszego DNA i naturalnie skracają się wraz z wiekiem. Telomery Scotta zmieniły się podczas jego pobytu w kosmosie, ale w rzeczywistości urosły zaskakująco długie i powróciły do ​​swojej normalnej długości po powrocie na Ziemię.

Inne odkrycia wskazują, że ekspresja genów Scotta była nieznacznie zmieniona i że jego bakterie jelitowe również uległy znacznym zmianom, chociaż może to być spowodowane spożywaniem pakowanej i suszonej żywności dostępnej na stacji kosmicznej. Są też dobre wieści dla zdrowia astronautów biorących udział w tym badaniu, pokazujące, że szczepionki przeciw grypie Scotta działały zgodnie z oczekiwaniami, a jego zdolności poznawcze się nie zmieniły, co oznacza, że ​​nie ma on problemów z czujnością lub orientacją przestrzenną.

Genetycznie zmodyfikowany?

Po opublikowaniu przez NASA badań nad bliźniakami, niektóre wyniki zostały błędnie przedstawione z mylącymi tytułami sugerującymi, że geny Marka zostały zmienione i że nie jest on już identycznym bliźniakiem, identycznym z bratem Scotta. Ale to niesprawiedliwe, ponieważ Scottowie są nadal identycznymi bliźniakami. Wystąpiły pewne zmiany w ekspresji genów Scotta, ale były one niewielkie i nie miały związku z fundamentalną zmianą w jego DNA.

Mark i Scott Kelly są nadal identycznymi bliźniakami; Zasadniczo DNA Scotta się nie zmieniło” – napisała NASA. Naukowcy zaobserwowali zmiany w ekspresji genów – jak twoje ciało reaguje na środowisko. Może być w zasięgu dla osób ze stresem, takim jak wspinaczka lub nurkowanie.

NASA twierdzi, że zmiana w ekspresji genów Scotta w dużej mierze zniknęła po powrocie na Ziemię na sześć miesięcy, z różnicą zaledwie 7% od tego momentu. To bardzo mała zmiana. Nawet sam Scott Kelly napisał na Twitterze dowcip o swoim nagłówku DNA, żartując: „To może być dobra wiadomość!” i że nie będzie już musiał nazywać Marka swoim bliźniakiem. Co ciekawe, podróże kosmiczne wydają się powodować niewielkie, długoterminowe zmiany w ekspresji genów, ale nie ma dowodów na to, że podróże kosmiczne zmieniają DNA.

Skutki długoterminowe

Oto, co wiemy o skutkach kosmicznego światła, które trwają od kilku miesięcy do roku. Ale w przypadku dłuższych misji, takich jak te, których celem jest wysłanie ludzi na Marsa, należałoby wziąć pod uwagę wieloletnie ramy czasowe. Jedną z dobrych wiadomości dla potencjalnych podróżników kosmicznych jest to, że wiele z tych efektów wynika z efektu zerowej grawitacji ludzi na orbicie lub kosmicznych podróżników. Misja na inną planetę, taką jak Mars, wymagałaby od astronautów spędzenia większej ilości czasu na powierzchni planety. Chociaż Mars ma słabsze przyciąganie grawitacyjne niż Ziemia, prawdopodobne jest, że obecność przynajmniej pewnej grawitacji złagodzi niektóre z tych efektów. I oczywiście, jeśli uda nam się stworzyć system sztucznej grawitacji, to też by pomogło.

Należy jednak wziąć pod uwagę skutki długotrwałych lotów kosmicznych, takie jak utrata masy kostnej. Z tych samych powodów, dla których podczas lotów kosmicznych giną mięśnie, kość z czasem traci masę. Naukowcy szacują, że astronauci tracą od 1% do 2% gęstości mineralnej kości za każdy miesiąc przebywania w kosmosie, co oznacza, że ​​może to być poważny problem dla misji. Istnieje również kwestia narażenia na promieniowanie, które zdarza się wszystkim astronautom podróżującym poza ziemską heliosferę i staje się poważniejszym zagrożeniem dla zdrowia w przypadku dłuższej nieobecności astronautów. NASA i inne agencje wciąż badają te problemy, wykorzystując dane od obecnych astronautów, a także prace laboratoryjne i podobne badania naziemne.

„W przyszłych misjach Artemis na orbitę i powierzchnię Księżyca, w miarę kontynuowania tej pracy będzie zbieranych jeszcze więcej danych” – napisała NASA.