ΔΙΑΠΛΑΝΗΤΙΚΑ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΡΙΚΑ ΤΑΞΙΔΙΑ

Πιο καταστροφική για τον εγκέφαλο η κοσμική ακτινοβολία

Το Διάστημα είναι τόπος επικίνδυνος. Κάθε φορά που οι αστροναύτες απομακρύνονται από την αγκαλιά της Γης, αντιμετωπίζουν το ακραίο ψύχος, την έλλειψη αέρα, τη μικροβαρύτητα και την έκθεση σε ιονίζουσες ακτινοβολίες. Αυτές οι απειλές φαίνονταν έως τώρα σε μεγάλο βαθμό αντιμετωπίσιμες - απλά προβλήματα προς επίλυση από τους μηχανικούς και κάποια εναπομένοντα ρίσκα που οι θαρραλέοι διαστημικοί ταξιδιώτες είναι διατεθειμένοι να πάρουν. Πρόσφατες έρευνες, όμως, έδειξαν ότι η ακτινοβολία στο Διάστημα ίσως είναι πολύ πιο καταστροφική απ' ό,τι θεωρούνταν μέχρι τώρα, ειδικά για τον ευαίσθητο, αλλά εξαιρετικής σημασίας εγκεφαλικό ιστό. Αν και οι επιστήμονες γνώριζαν εδώ και δεκαετίες για τη ραδιενεργό φύση του Διαστήματος, μόλις πρόσφατα προέκυψαν αποδείξεις για το πόσο σοβαρές μπορεί να είναι οι συνέπειες αυτής της ακτινοβολίας και πόσο μπορούν να διαρκέσουν.

Νοητικές βλάβες

Ακτινοβολώντας ποντίκια, μια ομάδα ερευνητών στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Ιρβαϊν διαπίστωσε σημαντική και παραμένουσα νοητική βλάβη, που πιθανότατα θα έχει το αντίστοιχό της και στον ανθρώπινο εγκέφαλο, βάζοντας σε κίνδυνο την επιτυχία των επανδρωμένων διαστημικών αποστολών μεγάλης διάρκειας. Οι αστροναύτες στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, που βρίσκεται σε τροχιά στο εγγύς Διάστημα (σε ύψος περίπου τριών έως τεσσάρων εκατοντάδων χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη) είναι ακριβώς λόγω αυτής της χαμηλής τροχιάς σε μεγάλο βαθμό προφυλαγμένοι από τις χειρότερες επιπτώσεις της διαστημικής ακτινοβολίας. Ομως ακόμη κι αυτοί διατρέχουν κάποιο κίνδυνο νοητικής βλάβης. Οι κίνδυνοι για τους ταξιδιώτες προς τον Αρη και πιο μακριά απ' αυτόν θα ήταν ενδεχομένως θανάσιμοι.

Προς το παρόν, έχουμε περιορισμένη ικανότητα να αντιμετωπίσουμε τέτοιους κινδύνους. Η ενίσχυση της προστασίας με ασπίδες στα διαστημόπλοια θα μπορούσε να σταματήσει ένα μέρος της ακτινοβολίας, αλλά κανένα υλικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ασπίδες δεν είναι αρκετά ελαφρύ για να είναι πρακτικό για διαστημικές αποστολές. Υπάρχουν κάποια φάρμακα (κυρίως αντιοξειδωτικά) σε πρώιμο ερευνητικό στάδιο, που ίσως θα μπορούσαν να καταπολεμήσουν τις συνέπειες στον ανθρώπινο οργανισμό από την έκθεση σε ακτινοβολία. Αν δεν βρεθεί μια αποτελεσματική λύση, τα όνειρα για επανδρωμένες πτήσεις μέσα στο ηλιακό σύστημα και ιδίως πέρα απ' αυτό, έστω στο απώτερο μέλλον, ίσως δεν πραγματοποιηθούν ποτέ, ακόμη κι αν βελτιωθούν απίστευτα οι κινητήρες και αυξηθεί κατακόρυφα η ταχύτητα των διαστημοπλοίων.

Ατυχείς συνέπειες

Η κοσμική ακτινοβολία είναι ολέθρια. Δεν μπορούμε να τη δούμε ή να τη νιώσουμε, ωστόσο γεμίζει κάθε σπιθαμή από αυτό που μοιάζει κενός χώρος. Πιο επικίνδυνες για τους αστροναύτες είναι οι γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες, φορτισμένα ατομικά σωματίδια που ταξιδεύουν με ταχύτητα που πλησιάζει εκείνη του φωτός και οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι προέρχονται από εκρήξεις υπερκαινοφανών (supernova) αστέρων. Πέρα από τις ακτίνες αυτές, που διατρέχουν όλο το διαστημικό χώρο ως ομοιόμορφο πεδίο, ο Ηλιος εκπέμπει πρωτόνια (ιονισμένα άτομα υδρογόνου), σε μεγάλη γκάμα ενεργειών. Αν και τα πρωτόνια αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας στο Διάστημα, λόγω της μικρής τους μάζας προκαλούν συγκριτικά μικρότερη ζημιά στους ζωντανούς ιστούς, σε σχέση με βαρύτερα σωματίδια. Το πιο σημαντικό είναι ότι όλα αυτά τα σωματίδια διαθέτουν επαρκή ενέργεια για να διαπεράσουν τόσο τα τοιχώματα των διαστημοπλοίων, όσο και τα σώματα των αστροναυτών. Οι κάτοικοι της Γης προφυλάσσονται από τα περισσότερα σωματίδια της κοσμικής ακτινοβολίας χάρη στο γήινο μαγνητικό πεδίο που τα εκτρέπει μακριά από την επιφάνεια του πλανήτη. Ομως, το ταξίδι μακριά από τη γήινη μαγνητόσφαιρα οδηγεί σε αναπόφευκτη έκθεση και στις ...ατυχείς συνέπειες που έχει η αλληλεπίδραση αυτών των σωματιδίων με τους ανθρώπινους ιστούς.
Το πρόβλημα με την κοσμική ακτινοβολία είναι ότι όταν αυτά τα σωματίδια διαπεράσουν το ανθρώπινο σώμα, αφήνουν πίσω τους ένα μέρος από την ενέργεια που διαθέτουν, ιονίζοντας τα άτομα των ιστών που θα βρουν στο διάβα τους. Τα ιονισμένα άτομα συγκρούονται με άλλα άτομα των βιολογικών μορίων, προκαλώντας ένα δεύτερο κύμα βλαβών. Οσο πιο βαρύ είναι ένα σωματίδιο και όσο γρηγορότερα κινείται, τόσο μεγαλύτερη ενέργεια μεταφέρει και τόσο περισσότερα άτομα θα ιονίσει. Η ανακατανομή των ηλεκτρονίων που αποσπάστηκαν από τα άτομα θα κάνει ορισμένα απ' αυτά να σπάσουν τους χημικούς δεσμούς στο μόριο στο οποίο βρίσκονταν και ανάλογα με το είδος του μορίου θα προκύψουν βλάβες σε πρωτεΐνες, σε λιπίδια, σε νουκλεϊνικά οξέα και άλλα κρίσιμα βιολογικά μόρια. Η απομάκρυνση των ηλεκτρονίων προκαλεί τη δημιουργία ελεύθερων ριζών (άτομα ή μόρια στα οποία λείπει ένα η περισσότερα ηλεκτρόνια που θα κάλυπταν τα τροχιακά τους). Οι ελεύθερες ρίζες αντιδρούν στη συνέχεια με άλλα μόρια μέσα στο σώμα, μετατρέποντάς τα σε νέες χημικές ενώσεις, που δεν εξυπηρετούν πια τον αρχικό σκοπό τους. Για παράδειγμα, όταν οι ελεύθερες ρίζες συναντήσουν DNA, τότε διασπούν τη φωσφοσακχαρική ραχοκοκαλιά του, ή προκαλούν βλάβες στις νουκλεϊνικές βάσεις.

Διαφορές

Σε μοριακό επίπεδο, διαπιστώθηκαν περιοχές σε νανοκλίμακα με υψηλή συγκέντρωση ελεύθερων ριζών, που μπορούν να δημιουργήσουν σχετικά μικρές περιοχές που περιέχουν μεγάλο αριθμό βλαβών σε κρίσιμα βιομόρια. Τα βαριά φορτισμένα σωματίδια προκαλούν πολύ περισσότερες τέτοιες περιοχές συγκριτικά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (ακτινοβολία φωτονίων, όπως οι ακτίνες «Χ» και οι ακτίνες «Γ»). Είναι αυτή η πυκνότητα των βλαβών που κάνει τη διαστημική ακτινοβολία πιο επικίνδυνη από τις παραδοσιακές μορφές ιονίζουσας ακτινοβολίας πάνω στη Γη.
Τα πειράματα με ποντίκια τα οποία ακτινοβολήθηκαν μέσα σε επιταχυντή σωματιδίων με «βαριά» ιονίζουσα ακτινοβολία 0,3 Gy (γκρέι), φύσης ανάλογης με εκείνη του Διαστήματος (χρησιμοποιήθηκαν ιόντα οξυγόνου και τιτανίου), έδειξαν συσχέτιση της νοητικής κατάπτωσης με τη μείωση των δενδριτικών ακάνθων (μικρών προεξοχών στους δενδρίτες των νευρώνων, που αποτελούν δυνάμει σημεία συνάψεων μεταξύ των νευρώνων). Μέχρι τώρα η μόνη πηγή πληροφοριών για τις ενδεχόμενες βλάβες από τη διαστημική ακτινοβολία ήταν έμμεση, από παρατηρήσεις σε ανθρώπους που υποβλήθηκαν σε αντικαρκινική θεραπεία με ακτινοβόληση του εγκεφάλου. Μια τέτοια ημερήσια θεραπεία προβλέπει ακτινοβόληση με 2 Gy, περισσότερη δηλαδή απ' ό,τι η ακτινοβόληση σε όλο το ταξίδι προς τον Αρη και πίσω στη Γη. Η διαφορά είναι ότι η ακτινοβόληση με ακτίνες «Χ» και «Γ» κάνει πολύ μικρότερη ζημιά απ' ό,τι η ακτινοβόληση με σωματίδια, και ιδιαίτερα με βαριά σωματίδια.
Μια διαφορά που επισημαίνουν οι ίδιοι οι ερευνητές είναι ότι η ακτινοβολία χορηγήθηκε στα πειραματόζωα σε πολύ μικρό χρόνο, ενώ αντίθετα οι ταξιδιώτες του Διαστήματος θα τη δέχονται σταδιακά. Ομως, είτε με ταχύ ρυθμό, είτε με αργό, οι βλάβες από τα βαρύτερα σωματίδια είναι δύσκολο έως αδύνατο να επιδιορθωθούν από τον οργανισμό, ιδιαίτερα στον εγκέφαλο, όπου η παραγωγή νέων νευρώνων είναι πολύ αργή. Στο παρελθόν η μεγαλύτερη ανησυχία ήταν για την εμφάνιση καρκίνου στους αστροναύτες εξαιτίας της διαστημικής ακτινοβολίας. Οι νοητικές βλάβες που μπορεί να προκαλέσει ίσως οδηγήσουν στην αποτυχία επανδρωμένων αποστολών και τον κίνδυνο θανάτου πολύ νωρίτερα.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»