La Radiació Galàctica Pot Causar Degeneració Cerebral

Taula de continguts:

Vídeo: La Radiació Galàctica Pot Causar Degeneració Cerebral

Vídeo: La Radiació Galàctica Pot Causar Degeneració Cerebral
Vídeo: ¿Qué es un Tumor Cerebral? Síntomas, Tipos y Tratamientos 2024, Març
La Radiació Galàctica Pot Causar Degeneració Cerebral
La Radiació Galàctica Pot Causar Degeneració Cerebral
Anonim
La radiació galàctica pot causar degeneració cerebral
La radiació galàctica pot causar degeneració cerebral

Un equip d'investigadors del Centre Mèdic de la Universitat de Rochester (URMC) a Nova York ha anunciat els resultats de les seves investigacions. Els astronautes a llarg termini a l’espai, per exemple, durant un vol a Mart, poden provocar problemes de salut a causa de la radiació galàctica. En particular, a la degeneració cerebral i, possiblement, fins i tot a l’aparició de la malaltia d’Alzheimer

Imatge
Imatge

Anteriorment, el 2012, científics russos van informar de conclusions similars. Com escriu Natalia Teryaeva al diari Ploshchad Mira, si voleu en una expedició marciana en una nau moderna, el vol trigarà almenys 500 dies. Durant aquest període de missió espacial, la salut dels astronautes es pot perdre irrevocablement.

Ho demostren els resultats dels estudis realitzats per radiobiòlegs i fisiòlegs russos, que van ser discutits a l'Institut Conjunt d'Investigacions Nuclears (JINR) en una reunió visitant de l'Oficina del Departament de Fisiologia i Medicina Fonamental de l'Acadèmia Russa de Ciències.

Els científics veuen el perill més gran de la radiació galàctica: pot privar a la persona de la vista i de la raó, sense la qual no serà possible arribar a l’objectiu ni tornar a casa.

Les declaracions dels investigadors sobre el perill dels ions pesats per a l’organisme dels astronautes no són especulatives, es basen en les dades d’experiments d’acceleradors amb animals realitzats al Laboratori de Biologia de la Radiació de l’Institut Conjunt d’Investigacions Nuclears (LRB JINR) a cooperació amb l'Institut de Problemes Biomèdics de l'Acadèmia de Ciències de Rússia (IMPB RAS), l'Institut de Bioquímica RAS (IBCh RAS) i en col·laboració amb biòlegs de l'Agència Espacial Nacional Americana (NASA).

Els ions pesats són més espantosos que els protons

A l’espai profund, més enllà del camp magnètic terrestre, les perilloses radiacions còsmiques que emanen de les profunditats de la galàxia esperen l’home.

"Els raigs còsmics galàctics són corrents de partícules elementals: ions lleugers i pesats", explica Mikhail Panasyuk, director del nucli "nu" de l'Institut de Recerca de Física Nuclear (SINP MSU) de Skobeltsyn. La raó d'això és la interacció amb la matèria en el procés. de l’element més comú dels raigs còsmics és l’hidrogen, els seus ions són protons. Aquestes partícules s’acceleren en ones de xoc, restes d’explosions de supernoves. Aquestes estrelles no exploten a la nostra galàxia. més d’una vegada cada 30 -50 anys.

El flux de partícules de raigs còsmics galàctics és constant, en contrast amb els rajos còsmics solars, que es generen al Sol o al medi interplanetari durant les flames solars. Per això, la contribució total dels rajos còsmics solars durant molt de temps és insignificant. Però durant els brots solars (durant diverses hores, dies), el flux de rajos còsmics solars pot superar el flux de rajos còsmics galàctics. A més, l’energia de les partícules de rajos còsmics solars, per regla general, és inferior a la de les partícules de rajos còsmics galàctics. També hi ha raigs còsmics extragalàctics que entren a la nostra galàxia des d’altres galàxies. La seva energia és superior a la dels raigs còsmics galàctics, però els fluxos són molt menors. Els raigs còsmics tenen un enorme rang d’energia: des de 106 (1 MeV) fins a 1021 eV (1 ZeV).

Els espectròmetres de massa d’energia instal·lats als satèl·lits d’investigació espacial van registrar la composició dels rajos còsmics. Va resultar que una mica menys de l’1 per cent de totes les partícules de radiació galàctica són ions pesants amb una energia de 300 a 500 MeV / nucleó, els nuclis dels elements químics pesats. La fracció d’ions lleugers i pesats de radiació galàctica conté la majoria dels ions de carboni, oxigen i ferro: d’aquests elements estables es formen nuclis estel·lars com a resultat de l’evolució de les estrelles.

Els resultats de les mesures de satèl·lits espacials van servir de base per a nous càlculs del model, que van demostrar que fora de la magnetosfera terrestre cauen uns 105 ions pesats per centímetre quadrat d’àrea i unes 160 partícules amb una càrrega Z superior a 20 per cada cada dia caurà un nombre tan gran per centímetre quadrat de la superfície corporal del cosmonauta.

Els ions pesats de l'espai són tan enèrgics que "perforen" la pell d'una nau espacial moderna a l'espai exterior, com boles de canó que bombardegen seda fina. Els científics del Laboratori de Biologia de la Radiació del JINR han descobert com això pot perjudicar la salut dels missatgers de la Terra en un llarg viatge.

A Mart, amb el tacte?

"Hem aconseguit entendre per què les mateixes dosis de radiació diferent (flux pesat d'ions, neutrons, radiació gamma) causen efectes diferents sobre les cèl·lules vives", diu el director del JINR LRB membre corresponent de l'Acadèmia de Ciències de Rússia Evgeny Krasavin. s’associen tant a les característiques físiques de la radiació com a les propietats biològiques de la pròpia cèl·lula viva: la seva capacitat per reparar els danys de l’ADN després de la irradiació. es poden imaginar els rajos (un feix de fotons) i un feix d’ions pesants així: disparar un petit tret d’una pistola a una paret és perjudicial per raigs X, disparar una bola de canó a la mateixa paret és destrucció d’un ió pesat, perden significativament més energia per unitat més que els seus cosins més lleugers. És per això que, passant per la cèl·lula, un ió pesant en el seu camí produeix una gran destrucció. Quan una partícula pesada travessa el nucli cel·lular, es formen lesions de tipus "cluster" amb múltiples trencaments d'enllaços químics en el fragment d'ADN. Provoquen diversos tipus de danys cromosòmics greus als nuclis cel·lulars ".

A més, la lògica del raonament dels científics era la següent. Els ions d’hidrogen (protons) amb una energia de 200 a 300 MeV / nucleó tenen temps per recórrer un camí d’11 cm a l’aigua abans de la desacceleració completa. El cos humà és del 90% d’aigua. Extrapolant aquest resultat a un cos humà viu, arribem a la conclusió: fins i tot ions lleugers en el seu camí poden danyar milers de cèl·lules del nostre cos. En el cas d’ions pesats amb una càrrega superior a 20, s’hauria d’esperar un resultat encara més deplorable per a la salut.

Quins òrgans humans poden ser danyats pels ions pesats galàctics amb més gravetat i potencialment mortals?

- Si voleu proliferar activament els teixits del cos, que es renoven ràpidament, com la sang o la pell, es recuperaran ràpidament els danys causats per propietats naturals, explica el director de LRB JINR Yevgeny Krasavin. - Però en els teixits estàtics: el sistema nerviós central, els ulls, que no tenen la capacitat natural de reparar ràpidament els danys, el flux constant d’ions pesats tindrà un efecte nociu en capes, causant la mort cel·lular regularment. Però el sistema nerviós central i l’ull són els “xips” de control del nostre cos.

En experiments amb animals a Dubna, un grup de radiobiòlegs dirigits per l’acadèmic de l’Acadèmia de Ciències de Rússia, Mikhail Ostrovsky, van estudiar els mecanismes de l’efecte dels ions pesants sobre les estructures de l’ull: la lent, la retina i la còrnia. Als acceleradors JINR, els ratolins i les solucions de cristal·lines (proteïnes) de la seva lent es van irradiar amb feixos de protons de 100-200 MeV.

"El cristal·lí de l'ull humà i dels vertebrats està compost en un 90% per cristalls alfa, beta i gamma", va dir l'acadèmic Ostrovsky en la seva intervenció en una reunió visitant de l'Oficina del Departament de Matemàtica Física i Mecànica de l'Acadèmia Russa. de les ciències, estructura i pes molecular. L’exposició a radiació ultraviolada o radiació pot provocar l’agregació de cristal·lines, l’aparició de fibres opaques a la lent. Com a resultat de l’agregació, es formen grans conglomerats de dispersió de la llum que condueixen a l’obturació de la lent., és a dir, al desenvolupament de les cataractes. Passant per la lent de l’ull, fins i tot ions pesats sols al cap d’un temps, poden fer que es torbui.

Retorn a la Terra com a Homo sapiens

Almenys tots els radiobiòlegs han estudiat l’efecte nociu dels ions pesats sobre el sistema nerviós central. Segons experts de la NASA, durant una missió a Mart, del 2 al 13 per cent de les cèl·lules nervioses seran travessades per almenys un ió de ferro. I un protó volarà pel nucli de cada cèl·lula del cos cada tres dies. Per tant, hi ha un greu perill de violacions irreversibles de les reaccions de comportament de la tripulació del vaixell. Això posa en perill la missió general. El cervell és un instrument molt delicat i la interrupció de petites parts d’ell pot provocar la pèrdua del funcionament de tot l’organisme, com és el cas de les persones que han tingut un ictus o de les persones que pateixen la malaltia d’Alzheimer.

Al Laboratori de Radiació Espacial de la NASA, a Brookhaven, mitjançant un feix d’ions de ferro accelerat fins a una energia d’1 GeV / nucleó, es va simular radiació galàctica al preaccelerador d’ions pesats del col·lisionador RHIC al Laboratori Nacional de Brookhaven. L'experiment de rata es va anomenar "prova cognitiva". Es va col·locar una petita àrea sòlida en una piscina circular sota una fina capa d’aigua opaca. Les rates de laboratori, primer sanes i després irradiades amb feixos d’ions de ferro, es van llançar a aquesta piscina i van controlar la rapidesa amb què els animals podien trobar aquesta zona i pujar-hi. Les rates sanes van trobar ràpidament el lloc i van caminar cap al mateix pel camí més curt. La irradiació amb ions pesats va alterar dràsticament les funcions cognitives (capacitat d’aprenentatge) dels animals. Un mes després de la irradiació, el comportament de la rata va canviar dràsticament. Va esquivar, va donar la volta a la piscina durant molt de temps, fins que quasi per casualitat va aconseguir sentir el sòl sòl sota els seus peus. Les capacitats de pensament de l’animal es van veure greument afectades. Quan les rates van ser irradiades amb raigs X i radiació gamma, no es va observar aquest efecte.

Per tal de representar les possibles conseqüències de la irradiació del cos humà amb ions pesats, és necessari "jugar" el model de perill còsmic als primats, diuen els investigadors. No obstant això, el dany derivat dels efectes de la radiació galàctica dels ions pesants revelats en els rosegadors és prou convincent com per no pensar-hi quan planeja enviar persones a un llarg vol a Mart.

Com evitar problemes

Del que saben avui físics i biòlegs, es dedueix que el risc de danys per radiació per als astronautes no es pot reduir a zero durant més d’un any de viatge a Mart. Fins ara existeixen mètodes per reduir aquest risc en forma d’idees.

Primera idea: planificar un vol a Mart durant el cicle solar màxim. En aquest moment, el flux de rajos còsmics galàctics serà menor a causa del fet que el camp magnètic interplanetari del sistema solar doblegarà les trajectòries dels rajos còsmics galàctics, buscant reduir la intensitat de les seves partícules i "escombrant" les partícules amb energies. a menys de 400 MeV / nucleó del sistema solar.

La segona idea: reduir significativament les dosis de radiació de la radiació galàctica mitjançant una protecció fiable del vaixell i proporcionar un compartiment-refugi especial a l’estructura del vaixell amb una protecció més potent contra corrents potents de vent solar imprevisible. Ja s’estan desenvolupant nous tipus de materials de protecció que serien més eficaços que l’alumini que s’utilitza actualment, per exemple, els plàstics que contenen hidrogen, com el polietilè. Amb la seva ajuda, és possible crear una protecció capaç de reduir la dosi de radiació entre un 30 i un 35% amb un gruix de 7 cm. És cert, això no és suficient, segons els científics, s’ha d’augmentar el gruix de la capa protectora. I si no funciona, reduïu significativament la durada del vol, per exemple, com a mínim a 100 dies. Cent dies és una xifra fins ara només intuïtivament justificada. Però, en qualsevol cas, cal volar més ràpid.

La tercera idea: proporcionar als pilots de la nau marciana medicaments antiradiació eficaços que puguin enfortir significativament els vincles entre les proteïnes de l’ADN, reduint la seva vulnerabilitat al bombardeig d’ions pesats.

La quarta idea és crear un camp magnètic artificial al voltant de la nau espacial, similar al camp magnètic terrestre. Hi ha un projecte d’un imant toroidal superconductor, dins i fora del qual el camp s’acosta a zero, per no danyar la salut dels astronautes. El poderós camp d’aquest imant hauria de desviar una gran proporció de protons i nuclis còsmics de la nau espacial i reduir la dosi de radiació de 3 a 4 vegades durant l’expedició a Mart. El prototip d’aquest imant ja s’ha creat i s’utilitzarà en un experiment per estudiar els rajos còsmics a bord de l’Estació Espacial Internacional.

Tot i així, fins que les idees de protecció de la tripulació marciana no hagin trobat la seva encarnació, només hi ha una sortida, diuen els radiobiòlegs: realitzar estudis radiobiològics detallats en condicions terrestres amb acceleradors d’ions pesats, que en condicions terrestres permetran simular l’efecte nociu de nuclis pesants d’alta energia que emanen de les profunditats de la galàxia. Entre aquests acceleradors únics es troben el Nuclotron del Laboratori de Física d’Alta Energia JINR i el complex col·lisionador NICA que es crea sobre la seva base. Els científics confien grans esperances en les capacitats d’aquestes instal·lacions.

I si tenim pressa per volar a Mart, és hora de construir naus espacials més ràpides, o de deixar de moment els somnis de vols tripulats a l’espai profund. Deixeu que els robots viatgin per ara.

Recomanat: