Este artigo foi publicado originalmente em conversa. A publicação contribuiu com este artigo para Space.com Vozes de especialistas: colunas e insights.
O primeiro passo na Lua é uma das conquistas mais emocionantes da humanidade. Agora os cientistas estão planejando uma viagem de volta – e sonhando Marte Exceder.
Quando olhamos para o céu noturno, vemos estrelas e planetas próximos. Se tivermos a sorte de viver em algum lugar sem poluição luminosa, poderemos ver meteoros cruzando o céu. Mas os raios cósmicos, compostos por prótons, núcleos de hélio, íons pesados e elétrons, permanecem ocultos. Eles vêm da explosão de estrelas (raios cósmicos galácticos) e do nosso próprio sol (eventos de partículas solares).
Eles não discriminam. Essas partículas carregam tanta energia e se movem tão rápido que podem arrancar elétrons dos átomos e perturbar a estrutura molecular de qualquer material. Dessa forma, eles podem danificar tudo em seu caminho, inclusive máquinas e humanos.
O campo magnético e a atmosfera da Terra protegem-nos da maioria dos perigos. Mas fora da proteção da Terra, os viajantes espaciais estão frequentemente expostos ao perigo. No espaço profundo, os raios cósmicos podem quebrar cadeias de ADN, danificar proteínas e danificar outros componentes celulares, aumentando o risco de doenças graves como o cancro.
O desafio da investigação é simples: medir como os raios cósmicos afectam os organismos vivos e depois conceber estratégias para reduzir os seus danos.
Idealmente, os cientistas poderiam estudar estes efeitos enviando tecidos, organoides (estruturas semelhantes a órgãos artificiais) ou animais de laboratório (como ratos) diretamente para o espaço. Isso acontece, mas é caro e difícil. Uma abordagem mais prática é usar aceleradores de partículas para simular a radiação cósmica na Terra.
simulador de raios cósmicos nós e Alemanha Tecidos, plantas e animais são expostos sequencialmente a diferentes componentes dos raios cósmicos. um novo internacional instalações aceleradoras O que a Alemanha está a construir atingirá energias mais elevadas, correspondendo a níveis que nunca foram testados em organismos vivos no espaço.
Mas estas simulações não são totalmente realistas. Muitos experimentos forneceram toda a dose da tarefa em um tratamento. É como usar tsunamis para estudar os efeitos das chuvas.
No espaço real, os raios cósmicos chegam como uma mistura de partículas de alta energia que os atingem simultaneamente, em vez de apenas um tipo de cada vez. Meus colegas e eu Sugerido Construa um acelerador multiramo que possa disparar vários feixes de partículas sintonizáveis simultaneamente para recriar a radiação mista do espaço profundo sob condições controladas de laboratório. Mas atualmente tal facilidade existe apenas como uma proposta.
Além de melhores testes, também precisamos de melhor proteção. A blindagem física parece ser a primeira linha de defesa óbvia. Materiais ricos em hidrogênio, como polietileno e absorção de água hidrogel Pode diminuir a velocidade das partículas carregadas. Embora sejam usados ou planejados para serem usados como materiais de espaçonaves, seus benefícios são limitados.
Em particular, os raios cósmicos galácticos de estrelas distantes em explosão são tão energéticos que podem penetrar escudos físicos. Podem até produzir radiação secundária, aumentando a exposição. Portanto, a proteção eficaz utilizando apenas escudos físicos continua a ser um desafio significativo.
Armadura da Natureza
É por isso que os cientistas estão explorando estratégias biológicas. Uma maneira é usar antioxidantes. Essas moléculas protegem o DNA de substâncias químicas nocivas produzidas quando os raios cósmicos atingem as células vivas.
A suplementação com CDDO-EA, um antioxidante sintético, reduz os danos cognitivos causados pela radiação cósmica simulada em ratos fêmeas. No estudo, os ratos expostos à radiação cósmica simulada aprenderam tarefas simples mais lentamente do que os ratos não expostos. No entanto, os ratos que receberam antioxidantes sintéticos comportaram-se normalmente, apesar de terem sido expostos à radiação cósmica simulada.
Outra abordagem é aprender com organismos com habilidades extraordinárias. criaturas hibernando Mais resistente à radiação durante a hibernação. O mecanismo de como a hibernação protege contra a radiação não é totalmente compreendido. No entanto, é possível induzir condições semelhantes às da hibernação em animais que não hibernam e pode torná-los mais radiorresistentes.
tardígrado – Microrganismos também conhecidos como ursos d’água – também são extremamente resistentes à radiação, principalmente quando desidratados. Embora não possamos hibernar ou desidratar os astronautas, as estratégias que estes organismos utilizam para proteger os componentes celulares podem ajudar-nos a proteger outros organismos durante viagens espaciais de longa distância.
microrganismosementes, fontes simples de alimento e até mesmo animais que mais tarde poderão se tornar nossos companheiros podem permanecer protegidos por um período de tempo. Em condições calmas, eles podem retomar a atividade plena. Portanto, compreender e explorar estes mecanismos de proteção é fundamental para futuras viagens espaciais.
Uma terceira estratégia centra-se no apoio à resposta do próprio organismo ao stress. Os factores de stress na Terra, como a fome ou as altas temperaturas, levam os organismos a desenvolver sistemas de defesa celular que protegem o ADN e outros componentes celulares. no mais recente pré-impressão (um artigo que ainda não foi revisado por pares), meus colegas e eu sugerimos que a ativação desses mecanismos por meio de dietas ou medicamentos específicos poderia fornecer proteção adicional no espaço.
A blindagem física por si só não é suficiente. Mas através de estratégias biológicas, de mais experiências no espaço e na Terra e da construção de novos complexos aceleradores dedicados, a humanidade está cada vez mais perto de tornar as viagens espaciais rotineiras uma realidade. Ao ritmo actual, ainda poderemos estar a décadas de distância de resolver totalmente o problema da protecção contra os raios cósmicos. Um maior investimento na investigação da radiação espacial poderia encurtar este tempo.
O objectivo final é transcender a bolha protectora da Terra sem a ameaça constante de partículas invisíveis de alta energia que causam danos aos nossos corpos e naves espaciais.
