Ve slavném einsteinovském myšlenkovém experimentu nazvaném dvojče paradox, dvojče, které zahájilo vířící let vesmírem, by stárlo pomaleji ve srovnání s dvojčaty, které zůstaly doma na Zemi, což je výsledek časové dilatace při cestování blízko rychlosti světla.
Vědci, kteří studují dvojče astronautů NASA ve scénáři skutečného života, však zjistili poněkud pravý opak: Astronaut Scott Kelly možná stárl jen o něco rychleji v důsledku svého celoročního stintu na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) ve srovnání s jeho pozemským bratrem Markem.
Nezapomeňte, že teorie fyziky Alberta Einsteina jsou v bezpečí; Scott Kelly necestoval ani blízko rychlosti světla. Jedná se o biologickou realitu, že život na oběžné dráze - s riziky, jako je záření, mikrogravitace, špatný spánek a stísněné podmínky - může vybírat daň na těle, urychlit proces stárnutí a případně zvýšit riziko rakoviny.
Naštěstí pro Scott Kelly a všechny ostatní odvážné duše, které se pustí do vesmíru, se tyto nepříznivé účinky nezdají být extrémní a zdá se, že tělo se podle většiny důkladných analýz studie NASA Twins Study, zveřejněné dnes (duben), většinou zotaví. 11) v časopise Science.
Studie dvojčat NASA
Příležitost studovat jediná známá identická dvojčata, natož sourozenci, kteří oba odcestovali do vesmíru, byla pro NASA příliš velká, než aby ji předali. Mark letěl na čtyřech vesmírných misích NASA, z nichž každá trvala méně než dva týdny, a odešel v roce 2011.
Scott také letěl na čtyřech vesmírných misích NASA a první tři byly krátké. V rámci čtvrté mise však NASA poslala Scott na ISS v roce 2015 na 342 dní. Cílem bylo studovat zdravotní dopady dlouhého kosmického letu, které je podobné délce devíti měsíců, které by trvalo na cestu na Mars. Se Scottem a Markem našla NASA perfektní testovací a kontrolní subjekty, protože bratři sdílejí stejnou DNA.
Dvojčata byla sledována před, během a po téměř celoročním letu. Dnes zveřejněná studie představuje 10 samostatných výzkumů - od shora dolů, tj. Od poznání mozku a zdraví zraku až po změny ve střevních bakteriích - prováděné univerzitními biomedicínskými vědci do značné míry nepřidruženými k NASA.
Klíčovým zjištěním bylo, že se Scott po celý rok zpět na Zemi většinou zotavil ze svého roku ve vesmíru. Ale to znamenalo, že tam byla nějaká zvědavá pozorování.
Telomery a záření
Na oběžné dráze se ve skutečnosti zvýšila délka Scottových telomer - což jsou molekulární čepičky na konci každého chromozomu - což je známkou zpětného stárnutí. Délka těla se obvykle s věkem snižuje. Podle Susan Baileyové, profesorky radiační biologie a onkologie na Colorado State University a jednoho z hlavních výzkumných pracovníků studie, to bylo první přesvědčivé pozorování prodloužení telomer na Zemi nebo ve vesmíru.
Ale Scott ztratil tyto zisky na délku, jakmile se vrátil na Zemi a ve skutečnosti může mít trvalé poškození svých telomer, řekl Bailey. (Není jasné, co způsobilo, že se Scottovy telomery prodloužily ve vesmíru.)
"Scottova průměrná délka telomery po letu se stabilizovala téměř na úroveň před výstupem," řekl Bailey Live Science. "Po letu však měl mnohem kratší telomery než předtím. A to je místo, kde si myslím, že dlouhodobý zdravotní důsledek je - možná je ve zvýšeném riziku zrychleného stárnutí nebo souvisejících patologií souvisejících s věkem, jako jsou kardiovaskulární choroby a některé rakoviny. “
Také, nejméně rok po svém letu, Scott měl přetrvávající změny v imunitním systému a systému opravy DNA ve srovnání s předletem.
"Zatím nevíme, zda je dobrý nebo špatný, ale můžeme říci, že se zdá, že proces přizpůsobení se zpět k podmínkám Země zabere trochu času," řekl Christopher Mason, docent fyziologie a biofyziky ve Weill Cornell Medicine v New Yorku, také hlavní vyšetřovatel studie.
Mason řekl Live Science, že není známo, zda je Scott dlouhodobě vystaven zvýšenému riziku rakoviny v důsledku vystavení kosmickému a slunečnímu záření na palubě ISS. Mark i Scott byli diagnostikováni a úspěšně léčeni na rakovinu prostaty v roce 2007, což kývlo na jejich genetické podobnosti. Scott však popsal potenciální hrozbu rakoviny z radiačního záření jako časovanou bombu uvnitř něj.
Dlouhodobé cestování vesmírem a zdraví
Navzdory tomu, že velikost vzorku je pouze jedna, nebo možná dvě, má studie NASA Twins Study široké důsledky pro pochopení zdravotních rizik dlouhodobého kosmického cestování, uvedl Markus Löbrich, profesor radiační biologie a opravy DNA na Darmstadt University of Technology in Německo. Löbrich nebyl součástí studie, ale spolu psal doprovodnou perspektivní část publikovanou také v časopise Science.
Löbrich řekl Live Science, že o zdravotních účincích vesmírného cestování je známo jen velmi málo, ale studie NASA Twins Study provedla první kroky při kvantifikaci rizik. Řekl, že například změny telomer jsou potenciálně závažné a mohly by být důsledkem radiačního záření. Radiační dávka na misi Mars by mohla být až pětkrát vyšší než na misi ISS, takže NASA musí vymyslet způsoby, jak chránit astronauty, kteří cestují tam a zpět, řekl.
Ale Robert Zubrin, odborník a zakladatel radiace a zakladatel společnosti Mars Society, řekl společnosti Live Science, že studie NASA Twins Study „podporuje případ, že záření není předzvěstí lidských misí na Marsu.“
Zubrin, který se studie nezúčastnil, odhadl, že dávka záření z roku na ISS, částečně chráněná před slunečním a kosmickým zářením, by byla ekvivalentní dávce ze šestiměsíční cesty na Mars při nejrychlejší rychlosti, která současné metody pohonu by nás tam mohly dostat. Skutečnost, že Scott Kelly nevykazoval žádný okamžitý nepříznivý účinek od svého celoročního pobytu v ISS, jak je tomu u ostatních lidí, kteří měli srovnatelnou kumulativní expozici záření ve vesmíru, je pro průzkum Marsu dobrá, uvádí Zubrin.
Zrychlení na Mars by bylo nejlepším scénářem pro minimalizaci zdravotních rizik. Cestujeme téměř rychlostí světla, jako Einsteinovo dvojče, dorazíme za pár minut. Abychom zabránili takovému fantastickému průlomu v pohonu, musíme se usadit šest až devět měsíců. Díky Scottovi a Markovi Kellyovi jsou nyní vědci jistější, že cesta, jakkoli náročná, pravděpodobně nebude smrtící.
Sledujte Christopher Wanjek @wanjek pro denní tweety o zdraví a vědě. Wanjek je autorem "Vesmírníci: Jak lidé urovná Měsíc, Mars a za nimi," od Harvard University Press, jaro 2020.
