Americkí vedci dospeli k záveru, že klasické modely na hodnotenie onkogenicity galaktických kozmických lúčov podceňujú ich stochastické účinky pri dlhých expozičných časoch.
Vesmírne misie s posádkou predstavujú vysoké riziko pre zdravie posádky. Mikrogravitácia teda môže zhoršiť videnie a kozmické lúče môžu vyvolať rakovinu. Napríklad pri vzdialenostiach od obežnej dráhy nízkej Zeme a radiačného pásu sa napríklad v rámci kolonizácie Marsu zvýši radiačná energia a v dôsledku toho pravdepodobnosť choroby z ožiarenia. Tieto programy zároveň nezabezpečujú krátkodobú implementáciu: jedna skupina kozmonautov bude potrebovať viac ako 900 dní na štúdium Červenej planéty. Vedci preto hľadajú príležitosti na predpovedanie účinkov galaktického kozmického žiarenia na ľudské telo.
Posúdenie tohto rizika je spojené s mnohými obmedzeniami. Po prvé, nie je jasné, ako účinky žiarenia v priestore súvisia so zložením žiarenia. Najmä vplyv na živé organizmy a lineárny prenos ťažkých iónov s nízkou energiou, ale vysoká intenzita - častice hélia, protóny a elektróny delta - zostávajú nedostatočne študované. Po druhé, existujúce modely vrátane NASA sú navrhnuté tak, aby odhalili priame účinky žiarenia. Umožňujú predpovedať deterministický výsledok spojený so špecifickým prahom dávky. Stochastické účinky sú menej opisné, aj keď sa môžu objaviť aj po niekoľkých rokoch.
V novej práci odborníci z Nevadskej univerzity zostavili prvý štruktúrny model stôp častíc galaktického kozmického žiarenia a ich stochastické účinky v rámci šírenia rakovinových buniek. Výpočty boli založené na údajoch z experimentov na modelovaní nádorov typu B6CF1 u samíc myší Gardera, ktoré sa uskutočňovali od roku 1985 do roku 2016. Konštrukcia týchto experimentov zodpovedá predpokladaným podmienkam kozmického žiarenia: zvieratá boli ožarované súčasne niekoľkými (viac ako štyrmi) typmi častíc pri nízkych (až 0,2 zahrievacích) dávkach. Na predpovedanie stôp a rastu poškodeného tkaniva pri nízkych dávkach autori extrapolovali model NASA.
Predpovedaný počet buniek citlivých na deterministické (TE) a stochastické (NTE) účinky kozmického žiarenia, v závislosti od počtu nábojov častíc za rok (v hĺbke 5 centimetrov od povrchu tela a za hliníkovým povrchom). Červené trojuholníky zodpovedajú počtu buniek potenciálne vystavených lúčom delta s dávkou menšou ako 0,1 miligray / © Francis A. Cucinotta a kol., Scientific Reports, 2017
Pomocou rizikovej funkcie vypočítali dynamiku patológie s prihliadnutím na typ a tok (prenos) žiarenia, náboj častíc a kinetickú energiu na telesnú hmotnosť. Počas expozície sa užíval jeden rok s absorbovanou dávkou do 0,2 g. Analýza ukázala, že stochastické účinky predpovedajú rast nádoru oveľa lepšie pri nízkych dávkach žiarenia (menej ako 0,1 šedej). Model je v súlade s experimentmi: keď viac ako jeden ťažký ión, napríklad železo-56, pôsobí na jadro zdravej bunky, progresia ochorenia sa prudko zrýchľuje. Navyše, bunky, ktoré neprešli primárnym, podľa výpočtov, dostávajú malé dávky sekundárneho (delta-elektrónové) žiarenie.
Vedci tvrdia, že napriek nízkym dávkam až do 10 milisekund má sekundárne žiarenie výrazne väčší vplyv na susedné bunky, ako sa predpokladalo. Podľa nich vo všeobecnosti stochastické účinky pri dlhom vystavení nízkym dávkam kozmického žiarenia naznačujú dvojnásobné alebo väčšie zvýšenie rizika rakoviny v porovnaní so známymi hodnotami. V záujme budúcich misií s posádkou si modely posudzovania vyžadujú ďalší výskum.
Článok bol uverejnený vo vedeckých správach.
Propagačné video:
Denis Strigun