V známom experimente s einsteinovským myslením, ktorý sa nazýva dvojitý paradox, by dvojča, ktoré sa začalo vírivým letom v priestore, starla pomalšie v porovnaní s dvojčatami, ktoré zostali doma na Zemi, čo je výsledkom časovej dilatácie pri cestovaní rýchlosťou svetla.
Vedci, ktorí študujú dvojičky astronautov NASA v scenári skutočného života, však zistili trochu pravý opak: Astronaut Scott Kelly mohol mať v dôsledku jeho celoročného pôsobenia na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) v porovnaní s jeho pozemským bratom Markom trochu staršiu.
Majte na pamäti, že teórie fyziky Alberta Einsteina sú v bezpečí; Scott Kelly necestoval ani blízko rýchlosti svetla. Ide o biologickú skutočnosť, že život na obežnej dráhe - s nebezpečenstvami, ako sú žiarenie, mikrogravitácia, zlý spánok a stiesnené podmienky - si môže vyberať daň na tele, urýchliť proces starnutia a prípadne zvýšiť riziko rakoviny.
Našťastie pre Scott Kelly a všetky ostatné odvážne duše, ktoré sa púšťajú do vesmíru, sa tieto škodlivé účinky nezdajú byť extrémne a zdá sa, že telo sa podľa väčšej analýzy NASA Twins Study, ktorá bola zverejnená dnes (apríl), zdá, že sa dokáže väčšinou zotaviť. 11) v časopise Science.
Štúdia dvojčiat NASA
Príležitosť študovať jediné známe dvojičky, nieto ešte súrodenci, ktorí obaja odišli do vesmíru, bola príliš veľká na to, aby NASA odovzdali. Mark letel na štyroch vesmírnych misiách NASA, z ktorých každá trvala menej ako dva týždne a odišiel v roku 2011.
Scott tiež letel na štyroch vesmírnych misiách NASA a prvé tri boli krátke. V rámci štvrtej misie však NASA poslala Scott na ISS v roku 2015 na 342 dní. Cieľom bolo študovať zdravotné účinky dlhých vesmírnych letov, ktoré sú podobné dĺžke deviatich mesiacov, ktoré by potrebovali na cestu na Mars. So Scottom a Markom našla NASA perfektné testovacie a kontrolné subjekty, pretože bratia zdieľajú rovnakú DNA.
Dvojčatá boli monitorované pred, počas a po takmer celoročnom lete. Štúdia, ktorá bola dnes zverejnená, predstavuje 10 samostatných výskumov - od zhora nadol, to znamená od kognície mozgu a zdravia zraku po zmeny v črevných baktériách - uskutočňované univerzitnými biomedicínskymi výskumníkmi, ktorí do veľkej miery nie sú pridružení k NASA.
Kľúčovým zistením bolo, že Scott sa zotavil zo svojho roku vo vesmíre po celoročnom období na Zemi. Ale to znamenalo, že tu boli nejaké zvláštne pozorovania.
Teloméry a žiarenie
Na obežnej dráhe sa vlastne zväčšila dĺžka Scottových telomérov - čo sú molekulárne čiapky nachádzajúce sa na konci každého chromozómu - čo je znak obráteného starnutia. Ako starneme, dĺžka telomerov sa zvyčajne znižuje. Podľa Susan Baileyovej, profesorky radiačnej biológie a onkológie na Colorado State University a jedného z vedúcich výskumných pracovníkov štúdie, toto bolo prvé presvedčivé pozorovanie predlžovania telomerov na Zemi alebo vo vesmíre.
Ale Scott stratil tieto zisky na dĺžku, keď sa vrátil na Zem a môže mať v skutočnosti trvalé poškodenie svojich telomérov, povedal Bailey. (Nie je jasné, čo spôsobilo, že sa Scottove teloméry predlžovali vo vesmíre.)
"Scottova priemerná dĺžka telomeru po lete sa stabilizovala na úroveň blízku svojim predletovým hladinám," povedal Bailey pre Live Science. „Po úteku však mal oveľa kratšie teloméry ako predtým. A to je miesto, kde si myslím, že dlhodobé zdravotné následky sú pravdepodobne vystavené zvýšenému riziku zrýchleného starnutia alebo súvisiacich patológií súvisiacich s vekom, ako sú kardiovaskulárne choroby a niektoré rakoviny. "
Aspoň do jedného roka po svojom letu mal Scott pretrvávajúce zmeny v imunitnom systéme a systéme na opravu DNA v porovnaní s predletom.
„Zatiaľ nevieme, či je dobrý alebo zlý, ale môžeme povedať, že sa zdá, že proces prispôsobenia sa stavu Zeme trvá trochu času,“ uviedol Christopher Mason, docent fyziológie a biofyziky vo Weill Cornell Medicine v New Yorku, ktorý je tiež hlavným výskumným pracovníkom tejto štúdie.
Mason povedal spoločnosti Live Science, že nie je známe, či je Scott dlhodobo vystavený zvýšenému riziku rakoviny v dôsledku vystavenia sa kozmickému a slnečnému žiareniu na palube ISS. Mark aj Scott boli diagnostikovaní a úspešne liečení na rakovinu prostaty v roku 2007, čo prikývlo na ich genetickú podobnosť. Scott však opísal potenciálnu hrozbu rakoviny z ožiarenia vesmíru ako časovanú bombu, ktorá v ňom tikala.
Dlhodobé vesmírne cestovanie a zdravie
Napriek tomu, že vzorka NASA Twins má veľkosť vzorky iba jednej alebo možno dvoch, má rozsiahle dôsledky na pochopenie zdravotných rizík dlhodobého vesmírneho cestovania, uviedol Markus Löbrich, profesor radiačnej biológie a opravy DNA na Darmstadtskej technickej univerzite v Germany. Löbrich nebol súčasťou štúdie, ale spolu napísal sprievodnú perspektívu, publikovanú aj v časopise Science.
Löbrich povedal spoločnosti Live Science, že o zdravotných účinkoch vesmírneho cestovania je známe len veľmi málo, ale štúdia NASA Twins Study urobila prvé kroky v kvantifikácii rizík. Povedal, že zmeny telomér sú napríklad vážne a mohli by byť dôsledkom radiácie časticami. Radiačná dávka pri misii Mars môže byť až päťkrát vyššia ako pri misii ISS, takže NASA musí vymýšľať spôsoby, ako chrániť astronautov, ktorí tam cestujú a späť.
Robert Zubrin, odborník a zakladateľ a zakladateľ žiarenia Mars Society, však spoločnosti Live Science povedal, že štúdia NASA Twins Study „podporuje prípad, že žiarenie nie je ukážkou ľudských misií na Mars“.
Zubrin, ktorý sa nezúčastnil štúdie, odhadoval, že dávka žiarenia z jedného roka na ISS, čiastočne chránená pred slnečným a kozmickým žiarením, by bola ekvivalentná dávke zo šesťmesačného výletu na Mars pri najrýchlejšej rýchlosti, súčasné metódy pohonu by nás tam mohli dostať. Takže skutočnosť, že Scott Kelly nevykazoval okamžitý nepriaznivý účinok počas svojho celoročného pobytu na ISS, čo platí aj pre ostatných ľudí, ktorí mali porovnateľnú kumulatívnu expozíciu žiarením vo vesmíre, je pre prieskum Marsu dobrým bodom, uviedol Zubrin.
Urýchlenie na Mars by bolo najlepším scenárom na minimalizáciu zdravotných rizík. Cestou takmer rýchlosťou svetla, ako Einsteinovo dvojča, dorazíme za pár minút. Aby sme zabránili takémuto fantastickému prielomu, musíme sa vyrovnať šesť až deväť mesiacov. Vďaka Scottovi a Markovi Kellyovi sú vedci teraz presvedčení, že cesta, akokoľvek náročná, pravdepodobne nebude smrtiaca.
Sledujte Christopher Wanjek @wanjek pre denné tweety o zdraví a vede. Wanjek je autorom "Kozmonauti: Ako ľudia osídlia Mesiac, Mars a ďalej," z Harvard University Press, jar 2020.