Astronauter som hoppas kunna delta i ett besättningsuppdrag till Mars kanske vill packa några extra rad-tabletter! Långt innan NASA tillkännagav sitt förslag om ett ' Resan till Mars ', som föreställer sig att sätta stövlar på den röda planeten på 2030-talet, har uppdragsplanerare varit medvetna om att en av de största riskerna för ett sådant uppdrag har att göra med hotet från kosmisk strålning och solstrålning.
Men enligt a ny studie från University of Nevada, Las Vegas, är detta hot ännu värre än man tidigare trott. Med hjälp av en prediktiv modell indikerar denna studie att astronauter som är Mars yta under långa perioder kan uppleva cellskador från kosmiska strålar, och att denna skada kommer att sträcka sig till andra friska celler – vilket i praktiken fördubblar risken för cancer!
Studien, som leddes av UNLV-forskaren Dr Francis Cucinotta, publicerades i majnumret avVetenskapliga rapporter– under rubriken ' Modeller för icke-riktade effekter förutsäger betydligt högre risk för Mars Mission-cancer än modeller med målinriktade effekter '. Bygger på konventionella modeller som förutspår att DNA-skador orsakade av strålning leder till cancer, deras modell tittade på hur sådana skador kan spridas i hela kroppen.
En gång hade Mars ett magnetfält som liknade jorden, vilket förhindrade att dess atmosfär avskalades. Kredit: NASA
Galaktiska kosmiska strålar (GCR) är en av de största farorna som utforskning av rymden utgör. Dessa partiklar, som härstammar från bortom vårt solsystem, är i grunden atomkärnor som har tagits bort från sina omgivande elektroner, tack vare deras snabba resa genom rymden. När det gäller järn- och titanatomer har dessa varit kända för att orsaka stor skada på celler på grund av deras mycket höga joniseringshastighet.
Här på jorden är vi skyddade från dessa strålar och andra strålningskällor tack vare vår skyddande magnetosfär. Men med uppdrag som skulle ta astronauter långt bortom jorden, blir de ett mycket större hot. Och med tanke på den långsiktiga karaktären av ett uppdrag till Mars, utreds begränsningsprocedurer och avskärmning ganska grundligt. Som Cucinotta förklarade i en UNLV pressmeddelande :
'Att utforska Mars kommer att kräva uppdrag på 900 dagar eller längre och inkluderar mer än ett år i rymden där exponering för alla energier från galaktiska kosmiska strålar tunga joner är oundviklig. Nuvarande nivåer av strålskydd skulle i bästa fall minska exponeringsriskerna måttligt.'
Tidigare studier har visat att effekterna av långvarig exponering för kosmisk strålning inkluderar cancer, effekter på centrala nervsystemet, grå starr, cirkulationssjukdomar och akuta strålningssyndrom. Men fram till nu har skadorna som dessa strålar orsakar ansetts vara begränsade till de celler som de faktiskt korsar – vilket baserades på modeller som hanterar strålningens riktade effekter.
Konstnärens intryck av astronauter som utforskar Mars yta. Kredit: NASA/JSC/Pat Rawlings, SAIC
För sin studies skull konsulterade Dr Cucinotta och Dr Eliedonna Cacao (en kemiingenjör vid UNLV) tumörexperimentet med Harderian körtel. Detta är den enda omfattande datamängden hittills som handlar om de icke-riktade effekterna (NTE) av strålning för en mängd olika partiklar. Med hjälp av denna modell spårade de effekterna av kronisk exponering för GCR och fastställde att riskerna skulle vara dubbelt så höga som de som förutspåddes av modeller för riktade effekter.
'Exponering för galaktisk kosmisk strålning kan förstöra en cells kärna och orsaka mutationer som kan resultera i cancer,' Cucinotta förklarade . 'Vi lärde oss att de skadade cellerna skickar signaler till de omgivande, opåverkade cellerna och sannolikt modifierar vävnadernas mikromiljöer. Dessa signaler verkar inspirera de friska cellerna att mutera och därigenom orsaka ytterligare tumörer eller cancer.'
Varje indikation på att det kan finnas en förhöjd risk kräver naturligtvis ytterligare forskning. Som Cucinotta och Cacao indikerade i deras studie , 'Bristen på data med djurmodeller för vävnader som dominerar risken för cancer med strålning hos människor, inklusive lunga, tjocktarm, bröst, lever och mage, tyder på att studier av NTE i andra vävnader är brådskande innan långvariga rymduppdrag utanför skydd av jordens geomagnetiska sfär.'
Dessa studier kommer naturligtvis att behöva ske innan några långsiktiga rymduppdrag monteras bortom jordens magnetosfär. Dessutom väcker fynden också obestridliga etiska frågor, som huruvida dessa risker kan (eller bör) avstås från rymdorganisationer och astronauter. Om vi i själva verket inte kan mildra eller skydda mot de faror som är förknippade med långsiktiga uppdrag, är det ens rätt att be eller tillåta astronauter att delta i dem?
Under tiden kanske NASA vill ta en ny titt på uppdragskomponenterna för resan till Mars, och kanske överväga att lägga till ett extra lager eller två av blyavskärmning. Bättre att vara beredd på det värsta, eller hur?