Σε ένα περίφημο πείραμα σκέψης του Αϊνστάιν που ονομάζεται δίδυμο παράδοξο, ένα δίδυμο που ξεκίνησε μια περιστροφική πτήση μέσω του χώρου θα ηλικία αργότερα σε σύγκριση με το δίδυμο αριστερά πίσω στη γη, αποτέλεσμα της διαστολής χρόνου όταν ταξιδεύει κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Αλλά οι επιστήμονες που μελετούν τους δίδυμους αστροναύτες της NASA σε ένα πραγματικό σενάριο βρήκαν κάπως το αντίθετο: ο αστροναύτης Scott Kelly μπορεί να έχει ηλικία μόλις λίγο πιο γρήγορα λόγω του ετήσιου stint του στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) σε σύγκριση με τον αδελφό του Earthbound Mark.
Στο μυαλό σας, οι θεωρίες της φυσικής του Albert Einstein είναι ασφαλείς. Ο Scott Kelly δεν ταξίδευε ούτε κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Το ζήτημα είναι η βιολογική πραγματικότητα ότι η ζωή σε τροχιά - με κινδύνους όπως η ακτινοβολία, η μικροβαρύτητα, ο κακός ύπνος και οι δύσκολες συνθήκες - μπορεί να επηρεάσει το σώμα, επιταχύνοντας τη διαδικασία γήρανσης και αυξάνοντας ενδεχομένως τον κίνδυνο καρκίνου.
Ευτυχώς για τον Scott Kelly και όλες τις άλλες γενναίες ψυχές που μπαίνουν στο διάστημα, αυτά τα κακά αποτελέσματα δεν φαίνεται να είναι ακραίες και το σώμα φαίνεται να είναι σε θέση να ανακάμψει, σύμφωνα με την πιο εμπεριστατωμένη ανάλυση της μελέτης Twins της NASA που δημοσιεύθηκε σήμερα 11) στο περιοδικό Science.
Η Μελέτη των Δίδυμων της NASA
Η ευκαιρία να μελετήσουν τα μοναδικά γνωστά ταυτόσημα δίδυμα, πόσο μάλλον τα αδέλφια, που έχουν ταξιδέψει τόσο στο διάστημα ήταν πολύ μεγάλη για να περάσει η NASA. Ο Μάρκ πέταξε σε τέσσερις διαστημικές αποστολές της NASA, κάθε μία από τις οποίες διαρκεί λιγότερο από δύο εβδομάδες, και αποσύρθηκε το 2011.
Ο Scott πέταξε επίσης σε τέσσερις διαστημικές αποστολές της NASA και οι πρώτες τρεις ήταν σύντομες. Για την τέταρτη αποστολή, όμως, η NASA έστειλε τον Scott στο ISS για 342 ημέρες το 2015. Σκοπός ήταν να μελετήσει τις επιπτώσεις στην υγεία μιας μακράς διαστημικής πτήσης, παρόμοιας διάρκειας με τους εννέα μήνες που θα έπρεπε να ταξιδέψει στον Άρη. Με τον Scott και τον Mark, η NASA βρήκε τα τέλεια θέματα ελέγχου και ελέγχου, επειδή οι αδελφοί μοιράζονται το ίδιο DNA.
Τα δίδυμα παρακολουθήθηκαν πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την σχεδόν ετήσια πτήση. Η μελέτη που δημοσιεύθηκε σήμερα αντιπροσωπεύει 10 ξεχωριστές έρευνες - από την κορυφή προς τα κάτω, δηλαδή από την εγκεφαλική διάγνωση και την όραση στην υγεία έως τις μεταβολές στα βακτήρια του εντέρου - που διεξάγονται από πανεπιστημιακούς βιοϊατρικούς ερευνητές που δεν έχουν καμία σχέση με τη NASA.
Το βασικό εύρημα ήταν ότι ο Scott ανακάμπτει ως επί το πλείστον από το χρόνο του στο διάστημα μετά από ένα πλήρες έτος πίσω στη Γη. Αλλά αυτό είπε, υπήρξαν κάποιες περίεργες παρατηρήσεις.
Telomeres και ακτινοβολία
Ενώ βρίσκεται σε τροχιά, το μήκος των τελομερών Scott - τα οποία είναι μοριακά καπάκια που βρέθηκαν στο τέλος κάθε χρωμοσώματος - αυξήθηκε πραγματικά, ένα σημάδι της αντίστροφης γήρανσης. Το μήκος των τελομερών συνήθως μειώνεται καθώς μεγαλώνουμε. Αυτή ήταν η πρώτη πειστική παρατήρηση της επιμήκυνσης των τελομερών, στη Γη ή στο διάστημα, σύμφωνα με την Susan Bailey, καθηγητή της βιολογίας καρκίνου ακτινοβολίας και της ογκολογίας στο κρατικό πανεπιστήμιο του Κολοράντο και έναν από τους επικεφαλής ερευνητές της μελέτης.
Αλλά ο Scott έχασε αυτά τα κέρδη σε μήκος μόλις επέστρεψε στη Γη και μπορεί στην πραγματικότητα να έχει μακροχρόνια ζημιά στα τελομερή του, είπε ο Bailey. (Δεν είναι σαφές τι προκάλεσε το τελομέρες του Scott να επιμηκύνει στο διάστημα.)
"Το μέσο μήκος τελομερούς του Scott μετά την πτήση σταθεροποιήθηκε σε επίπεδα σχεδόν πριν από την πτήση", δήλωσε ο Bailey στη Live Science. Ωστόσο, μετά από την πτήση είχε πολύ πιο σύντομα τελομερή από ό, τι πριν και αυτό είναι το σημείο όπου πιστεύω ότι οι μακροπρόθεσμες συνέπειες για την υγεία είναι πιθανό να διατρέχουν αυξημένο κίνδυνο επιταχυνόμενης γήρανσης ή σχετιζόμενων με την ηλικία παθολογιών όπως καρδιαγγειακές παθήσεις και κάποιες καρκίνους ".
Επίσης, τουλάχιστον μέχρι ένα χρόνο μετά την πτήση του, ο Scott είχε παρατεταμένες αλλαγές στα ανοσοποιητικά και συστήματα επιδιόρθωσης του DNA του σε σύγκριση με την εκ των προτέρων πτήση.
"Δεν γνωρίζουμε ακόμα αν είναι καλό ή κακό, αλλά μπορούμε να πούμε ότι φαίνεται ότι η διαδικασία προσαρμογής στις συνθήκες της Γης απαιτεί λίγο χρόνο", δήλωσε ο Christopher Mason, αναπληρωτής καθηγητής φυσιολογίας και βιοφυσικής στην Weill Cornell Medicine στη Νέα Υόρκη, επίσης επικεφαλής ερευνητής στη μελέτη.
Ο Mason είπε στη Live Science ότι είναι επίσης άγνωστο αν ο Scott διατρέχει αυξημένο κίνδυνο για καρκίνο μακροπρόθεσμα ως αποτέλεσμα της έκθεσής του στην κοσμική και ηλιακή ακτινοβολία στο ISS. Τόσο ο Mark όσο και ο Scott διαγνώστηκαν και υποβλήθηκαν επιτυχώς σε θεραπεία για καρκίνο του προστάτη το 2007, ένα νεύμα για τη γενετική τους ομοιότητα. Ο Scott, ωστόσο, περιέγραψε τη δυνητική απειλή του καρκίνου από τη διαστημική ακτινοβολία ως ωρολογιακή βόμβα που χτυπάει μέσα του.
Μακροχρόνια διαστημική διαδρομή και υγεία
Παρά το γεγονός ότι έχει μέγεθος δείγματος μόνο ενός ή ίσως δύο, η μελέτη των δίδυμων NASA έχει ευρείες συνέπειες για την κατανόηση των κινδύνων για την υγεία των διαστημικών ταξιδιών μακράς διαρκείας, δήλωσε ο Markus Löbrich, καθηγητής βιολογίας ακτινοβολίας και επισκευής DNA στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας του Darmstadt Γερμανία. Ο Löbrich δεν ήταν μέρος της μελέτης, αλλά συν-έγραψε ένα συνοδευτικό προοπτικό κομμάτι που δημοσιεύθηκε επίσης στο περιοδικό Science.
Ο Löbrich είπε στη Live Science ότι πολύτιμες είναι ελάχιστες σχετικά με τις επιπτώσεις στην υγεία από τα διαστημικά ταξίδια, αλλά η μελέτη Twins της NASA έχει κάνει τα πρώτα βήματα για την ποσοτικοποίηση των κινδύνων. Είπε ότι οι αλλαγές των τελομερών, για παράδειγμα, είναι δυνητικά σοβαρές και θα μπορούσαν να είναι αποτέλεσμα της ακτινοβολίας σωματιδίων. Η δόση ακτινοβολίας σε μια αποστολή του Άρη θα μπορούσε να είναι έως και πέντε φορές υψηλότερη από ό, τι σε μια αποστολή ISS, οπότε η NASA πρέπει να σκεφτεί τρόπους για την προστασία των αστροναυτών που ταξιδεύουν εκεί και πίσω, είπε.
Όμως ο Robert Zubrin, ειδικός ακτινοβολίας και ιδρυτής και πρόεδρος της κοινωνίας του Άρη, είπε στη Live Science ότι η μελέτη των δίδυμων NASA "υποστηρίζει την υπόθεση ότι η ακτινοβολία δεν αποτελεί επίδειξη για αποστολές του ανθρώπινου Άρη".
Ο Zubrin, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, έκρινε ότι η δόση ακτινοβολίας από ένα χρόνο στο ISS, μερικώς θωρακισμένη από την ηλιακή και κοσμική ακτινοβολία, θα ήταν ισοδύναμη με τη δόση από ένα εξάμηνο ταξίδι στον Άρη, με την ταχύτερη ταχύτητα που οι τρέχουσες μέθοδοι πρόωσης θα μπορούσαν να μας οδηγήσουν εκεί. Έτσι, το γεγονός ότι ο Scott Kelly δεν έδειξε άμεση κακή επίδραση από την παρατεταμένη παραμονή του στο ISS, όπως ισχύει και για άλλους ανθρώπους που είχαν συγκρίσιμη σωρευτική έκθεση σε ακτινοβολία στο διάστημα, είναι καλό για την εξερεύνηση του Άρη, δήλωσε ο Zubrin.
Η ταχύτερη άφιξη στον Άρη θα ήταν το καλύτερο σενάριο για την ελαχιστοποίηση των κινδύνων για την υγεία. Ταξιδεύοντας κοντά στο φως, όπως το δίδυμο του Αϊνστάιν, φτάνουμε σε λίγα λεπτά. Αποκλείοντας μια τέτοια φανταστική πρόοδο, θα πρέπει να εγκατασταθούμε σε έξι έως εννέα μήνες. Χάρη στον Scott και τον Mark Kelly, οι επιστήμονες είναι πλέον πιο σίγουροι ότι το ταξίδι, όσο σκληρό, πιθανότατα δεν θα είναι θανατηφόρο.
Ακολουθήστε τον Christopher Wanjek @wanjek για καθημερινά tweets για την υγεία και την επιστήμη. Wanjek είναι ο συντάκτης της "Οι διαστημοφόροι: Πώς οι άνθρωποι θα εγκαταστήσουν τη Σελήνη, τον Άρη και πέρα από αυτό" από τον Πανεπιστημιακό Τύπο του Χάρβαρντ, άνοιξη του 2020.
