NASA ir Kinijos nacionalinė kosmoso administracija (CNSA) planuoja į Marsą siųsti astronautus jau artimiausią dešimtmetį.

Toks ambicingas tikslas reikalauja kruopštaus pasirengimo: iš anksto numatyti rizikas, suplanuoti tyrimus ir sukurti sprendimus galimiems iššūkiams. Vienas svarbiausių klausimų – astronautų sveikata ir saugumas.

Be pavojų, susijusių su ilga kelione – padidėjusia spinduliuote ir ilgalaikio buvimo mikrogravitacijoje poveikiu – iššūkiu tampa ir pats Marsas. Planetoje ne tik didesnis radiacijos fonas: Marso gravitacija sudaro apie 38 proc. Žemės gravitacijos.

Tai gali lemti ilgalaikes sveikatos problemas. Tarptautinė mokslininkų komanda šiuo metu aiškinasi, kaip Marso gravitacija paveiktų vieną esminių žmogaus sveikatos komponentų – griaučių raumenis.

Griaučių raumenys yra gausiausias audinys žmogaus kūne – jie sudaro daugiau nei 40 proc. visos kūno masės. Jie būtini judėjimui ir medžiagų apykaitos sveikatai, tačiau yra itin jautrūs apkrovos sumažėjimui. Mažesnė gravitacija gali reikšti ryškų raumenų jėgos, apimties ir funkcijos praradimą, todėl itin svarbu įvertinti, kaip šis audinys elgtųsi Marso sąlygomis.

Tyrime dalyvavo mokslininkai iš „Cukubos universiteto Medicinos instituto“, „Tohoku Medical Megabank Organization“, „Pažangiųjų tyrimų centro naujos kartos medicinos inovacijoms“ (INGEM), „Beth Israel Deaconess Medical Center“, „Brigham and Women’s Hospital“, „Japonijos aerokosminių tyrimų agentūros“ (JAXA) „Space Environment Utilization Center“ bei kelių universitetų. Rezultatai paskelbti mokslo žurnale Science Advances.

Eksperimento metu buvo tiriama, kaip mažesnė gravitacija veikia griaučių raumenų audinį. Į JAXA eksperimentinį modulį „Kibo“ buvo išsiųstos 24 pelės, o vėliau jos patalpintos JAXA sukurtoje centrifugoje „Multiple Artificial-gravity Research System“ (MARS). 28 dienas gyvūnai buvo veikiami keturiais skirtingais gravitacijos lygiais: mikrogravitacija, 0,33 g, 0,67 g ir 1 g.

Prieš skrydį pelėms atlikti tyrimai „NASA Kennedy Space Center“, ten pat jos sugrąžintos ir po misijos paimti mėginiai. Šiuos mėginius analizavo „University of Rhode Island“ Mitybos katedros „Metabolism and Muscle Biology Lab“ (MMBL) mokslininkai.

Laboratorijai vadovaujanti profesorė Marie Mortreux pabrėžė, kad žmogui Žemėje tiksliai atkartoti kosminio skrydžio sąlygas sudėtinga ir brangu, o centrifugos neužtikrina vienodo bei pastovaus poveikio.

„Nors galime simuliuoti kosminį skrydį Žemėje su žmonėmis, tai yra itin sudėtinga ir brangu. Turime centrifugas, kuriomis galima laikinai paveikti žmones tam tikrais gravitacijos lygiais, tačiau poveikis nėra nei vienalytis, nei pastovus.

Pasirinkome vienodais intervalais atskirtus gravitacijos lygius, kad geriau matytume kiekvienos sistemos reakciją, priklausomai nuo gravitacijos „dozės“. 0,33 g grupė buvo labai artima Marso gravitacijai (0,38 g), todėl šios grupės rezultatus galima paversti praktiniais sprendimais, leidžiančiais įgyvendinti Marso tyrinėjimą“, – aiškino profesorė.

Grįžus pelėms į Žemę, buvo vertinamas jų svoris, jėga ir judėjimas. Analizė parodė, kad 0,33 g režimas sumažino kosminio skrydžio sukeltą raumenų nykimą, o 0,67 g – visiškai jį užkirto.

Taip pat matuota priekinių galūnių sugriebimo jėga, naudojant elektrinės varžos miografiją (EIM). Šis vertinimas parodė, kad 0,67 g pakanka raumenų funkcijai palaikyti.

Apibendrinus rezultatus, mokslininkai padarė išvadą, jog 0,67 g yra kritinė riba, padedanti suvaldyti ilgalaikio kosminio skrydžio sukeltą raumenų atrofiją.

Be to, pelėms ištirus kraujo plazmą, nustatyta 11 metabolitų, kurių pokyčiai priklausė nuo gravitacijos. Tai leidžia manyti, kad ateityje jie galėtų tapti biomarkeriais, padedančiais stebėti astronautų fiziologines adaptacijas.

Šis darbas tęsia ankstesnius M. Mortreux tyrimus, vykdytus kartu su profesore Mary Bouxsein „Harvard Medical School“. Pastaroji dar 2010-ųjų pradžioje sukūrė dalinės gravitacijos antžeminį pelių modelį, o M. Mortreux „Harvard“ universitete vėliau parengė analogišką žiurkių modelį. Abu tyrėjai ilgą laiką nagrinėjo, kaip skirtingi gravitacijos lygiai veikia raumenų ir skeleto audinius.

Vienas svarbiausių tyrimo akcentų – būsimoms misijoms į Marsą teks ieškoti būdų, kaip sumažinti griaučių raumenų nykimą ilgos kelionės tarp Žemės ir Marso metu. Astronautams reikės ne tik atlikti mokslines užduotis, bet ir išlaikyti mobilumą bei raumenų jėgą. Tai svarbu ir grįžus į Žemę.

Mokslininkai pažymi, kad tokios išvados gali sustiprinti argumentus už dirbtinės gravitacijos sprendimus – pavyzdžiui, besisukančias konstrukcijas, kurios leistų skrydžio metu sukurti didesnę mechaninę apkrovą kūnui.