Следующим летом НАСА запустит свой пятый марсоход на Марс, чтобы найти признаки древней жизни на Красной планете. Но последняя роботизированная миссия, просто названная Марс 2020, имеет другую цель: выяснить, как поддерживать человеческую жизнь в суровых и неумолимых условиях на Марсе. На марсоходе будут установлены устройства для преобразования обильного углекислого газа на Марсе в кислород и проникающий в землю радар для поиска подземного льда в качестве будущего источника воды.
Но еще до того, как первые астронавты ступили на сухую, бесплодную марсианскую пустошь, само долгое путешествие могло поставить под угрозу их здоровье. Любой будущий астронавт, отправляющийся на Марс, будет подвергаться воздействию вредного ионизирующего космического излучения в течение всего путешествия, которое может длиться год и более.
Хотя увеличение риска рака из-за радиации относительно хорошо изучено, новое исследование на мышах показывает, что космическое излучение также может привести к нарушениям мозговой деятельности и значительным когнитивным нарушениям. Результаты, опубликованные на этой неделе в журнале eNeuro, свидетельствуют о том, что хроническое радиационное облучение с низкой мощностью дозы при дальних космических полетах может представлять значительный риск для когнитивных функций и здоровья астронавтов.
Экранирование космических аппаратов может защитить людей от одного из двух типов излучения, с которым они столкнутся, создаваемого солнечными частицами, но оно не может полностью защитить от галактических космических лучей из-за пределов нашей Солнечной системы. Когда последние сталкиваются с защитным материалом космического корабля, они могут разбивать атомы и осыпать астронавтов внутри тем, что называется вторичным излучением. Исследователи использовали новую установку нейтронного облучения, чтобы имитировать длительные риски вторичного излучения во время межпланетного путешествия.
"В предыдущих работах по целому ряду причин использовалось излучение, доставляемое с дозой, примерно в 400 раз превышающей ту, что была обнаружена в космосе", - сказал старший автор Чарльз Лимоли, радиационный онколог из Калифорнийского университета в Ирвине. "Это исследование является первым документом, документирующим неблагоприятные последствия более реалистичного моделирования мощности дозы радиационной среды глубокого космоса."
Другие исследователи относятся к этому подходу скептически. Фрэнсис Кучинотта, физик-медик из Университета Невады в Лас-Вегасе, утверждал, что это исследование почти не имеет отношения к космическим полетам на Луну или Марс. Во-первых, он оспаривает утверждение авторов о том, что нейтронное излучение в эксперименте имеет космическое значение. Кучинотта также отметил, что в эксперименте использовалась самая разрушительная энергия известных нейтронов, которая, по его словам, отличается от той радиации, с которой астронавты действительно столкнутся.
Джефф Чанселлор, физик из Университета штата Луизиана в Батон-Руже, оценил, что исследователи потратили время и усилия, чтобы приблизиться к более реалистичному аналогу для низкой мощности дозы, встречающейся во время космических путешествий, чем предыдущие исследования. Но у него также была проблема с использованием нейтронов в качестве источника излучения. "Они утверждают, что эти быстрые нейтроны являются жизнеспособным суррогатом, потому что это низкая доза, но это все еще не то же самое."
В эксперименте Лимоли в течение шести месяцев в лаборатории содержалось 40 мышей, которые подвергались облучению со скоростью 1 миллиграмм в день, что примерно соответствует средней дозе, полученной во время дальних космических путешествий. Контрольные мыши содержались в отдельной зоне и не получали облучения.
Исследователи обнаружили, что радиационное облучение нарушило работу как гиппокампа, структуры мозга, связанной с обучением и памятью, так и медиальной префронтальной коры, которая играет важную роль в высших когнитивных функциях. Кроме того, электрофизиологические записи показали нарушения активности отдельных нейронов, а нормальные мозговые процессы выявили различия в общем поведении мышей. Те, кто подвергался воздействию радиации, плохо справлялись с тестами обучения и памяти по сравнению с контрольными мышами, а также проявляли больше признаков тревожных и антисоциальных тенденций.
Лимоли считает, что их работа справедливо отражает воздействие нейтронного излучения, с которым астронавты столкнутся в длительной поездке. "Мы тщательно смоделировали это", - написал он в электронном письме. Общая доза будет включать нейтронное излучение, полученное в результате взаимодействия галактических космических лучей с поверхностью планеты, всеми компонентами космического аппарата и телом астронавта, добавил он.
"Это элегантное исследование, и его результаты очень интересны, но я не согласен с тем, что нейтроны являются возможным суррогатом для окружающей среды [галактического космического луча]", - сказал Чанселлор.
"Есть около 180 космонавтов и астронавтов, которые подвергались воздействию таких уровней радиации, и у них никогда не было таких последствий для здоровья", - сказал Чанселлор. "Моя жена [американский астронавт Серена Ауньон- Чанселлор], вероятно, получила ту же дозу, и она тот же человек, которым она всегда была. На самом деле, никогда не было клинического диагноза у человека из-за воздействия космической радиации."
Исходя из своих расчетов, Лимоли и его коллеги предсказывают, что 1 из каждых 5,1 астронавтов будет испытывать тревожное поведение во время полета на Марс, а 1 из каждых 2,8 астронавтов будет испытывать проблемы с памятью.
