Потеря памяти, слабоумие и депрессия — лишь малая часть проблем, которые грозят астронавтам будущего после длительного полета к Марсу и пребывания на нем. К такому выводу пришли ученые, взглянув на мышей, облученных соответствующей дозой радиации.
Недавно основатель компании SpaceX Илон Маск рассказал о своих планах по колонизации Марса. Однако амбициозный предприниматель в своем выступлении совсем не затронул тему защиты колонистов от космической радиации.
А тем временем все больше исследователей называют высокую дозу облучения главным препятствием на пути человечества к Красной планете. Основной источник радиации в космосе — это так называемые космические лучи, которые состоят из элементарных частиц и ядер атомов, движущихся с очень высокими энергиями.
Часть этих частиц идет от Солнца в процессе корональных выбросов массы или солнечного ветра, но самые высокоэнергетичные лучи приходят из далекого космоса. Закрыв глаза, космонавты МКС периодически замечают вспышки света.
Существует предположение, что это явление как раз связано с воздействием частиц высоких энергий, попадающих в сетчатку глаза.
В 2014 году NASA опубликовало данные научного прибора RAD (Radiation assessment detector), установленного на марсоходе Curiosity. Этот прибор собирает данные для оценки уровня радиационного фона, который будет воздействовать на участников будущих экспедиций к Марсу. Он расположен практически в самом центре ровера, тем самым имитируя астронавта, находящегося внутри космического корабля.
Данные прибора RAD показали, что за время путешествия к Красной планете туда и обратно астронавт получит дозу радиации не менее 0,66 Зв (зиверт — единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в Международной системе единиц СИ). По стандартам NASA максимальная допустимая доза составляет от 0,6 до 1 Зв для женщин и от 0,8 до 1,2 Зв для мужчин. Более того, оценки прибора RAD не учитывают время, которое астронавты проведут на поверхности планеты.
Новое исследование, проведенное в Университете Калифорнии в Ирвайне, выявило еще один негативный эффект длительного воздействия радиации на живой организм.
Ученые в течение 12 недель проводили облучение лабораторных мышей ионами кислорода и титана в знаменитой Брукхэвенской лаборатории.
Фактически такое воздействие имитирует облучение организма во время долгих межпланетных полетов. Оказалось, что воздействие высокоэнергетичных заряженных частиц вызывает серьезные нарушения работы мозга, включая деменцию (слабоумие). Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
«Это плохие новости для астронавтов, которые собираются участвовать в двух-трехлетнем путешествии на Марс, — сказал профессор радиационной онкологии школы медицины при Университете Калифорнии Чарльз Лимоли, — космическое пространство представляет новые угрозы для астронавтов.
Воздействие частиц высоких энергий может привести к целому ряду возможных осложнений центральной нервной системы, таких как различные нарушения памяти, тревоги, депрессии, уменьшение производительности труда и снижение скорости принятия решений.
Многие из этих неблагоприятных последствий могут продолжить развиваться на протяжении всей последующей жизни».
Также исследователи обнаружили еще один негативный эффект, связанный с длительным облучением. Он проявляется в том, что мозг грызуна подавляет предыдущие неприятные воспоминания и стрессовые ассоциации, в результате чего у животного пропадает чувство страха. Авторы исследования приводят пример с человеком, который при подобном отсутствии страха продолжал бы любить воду, только что чуть не утонув в ней.
Спустя шесть месяцев после облучения мозг подопытных животных продолжает демонстрировать признаки воспаления и поражения нейронов. Медицинская визуализация показала, что работа нейронной сети нарушается в результате сокращения дендритов и так называемых дендритных шипиков в нейронах.
Это особые синаптические соединения, нарушения в работе которых ведет к проблемам в передаче сигналов между клетками мозга. Ученые замечают, что похожие типы когнитивных дисфункций наблюдаются у пациентов с раком мозга, которые получили большую дозу радиации в ходе лучевой терапии. За полгода полета на Марс астронавт рискует получить соответствующую дозу облучения, что может стать серьезной проблемой при планировании будущих межпланетных экспедиций, замечают авторы исследования.
Означают ли результаты, полученные на мышах, неминуемый риск для астронавтов? «Нет данных, что влияние радиации на нейроны мышей фундаментальным образом отличается от воздействия на нейроны человека, и данные, полученные из исследования мышей, помогут обрисовать проблемы, которые придется учитывать при оценке риска и возникновения человеческих ошибок», — считают ученые.
Работа Чарльза Лимоли — это часть обширной программы NASA по изучению воздействия радиации на организм человека и поиску возможных путей смягчения такого воздействия. Космический корабль должен будет иметь зоны повышенной защиты для отдыха и сна, считают исследователи.
Однако даже такие зоны повышенной защиты не спасут экипаж от космических лучей высоких энергий. Также в настоящее время в NASA думают, как уменьшить последствия радиационного облучения медикаментозным способом.
Летом 2016 года в журнале Scientific Reports было опубликовано другое исследование, показывающее, что астронавты, участвовавшие в лунной программе США, гораздо чаще подвержены риску сердечно-сосудистых заболеваний.
В случае экспедиций на Международную космическую станцию астронавты подвержены куда меньшему риску, так как станция вращается внутри магнитосферы Земли. Фактически поле представляет собой дополнительную защиту, ослабляя поток заряженных частиц.
