Medicina su Marte: come mantenere la salute sul pianeta rosso

Di tutte le sfide per portare gli esseri umani su Marte, quella che potremmo essere più lontane dal risolvere non ha nulla a che fare con razzi, habitat o complessi sistemi di filtraggio dell'acqua. Il grosso problema che dobbiamo affrontare sono i limiti del corpo umano.

I nostri corpi sono incredibilmente adattabili ai diversi ambienti qui sulla Terra, ma non tanto quando si tratta dell'ambiente su altri pianeti.

Abbiamo parlato con due esperti di medicina spaziale per sapere come si trattano i pazienti malati o feriti nello spazio e quali delle grandi domande aperte riguardano la salute degli astronauti che intendiamo inviare nel sistema solare.

Questo articolo fa parte di Vita su Marte, una serie in 10 parti che esplora la scienza e la tecnologia all'avanguardia che permetteranno agli esseri umani di occupare Marte

Il corpo nello spazio

Ne sappiamo già molto come il corpo umano reagisce alle missioni spaziali grazie a oltre due decenni di studi sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). L'ambiente di microgravità porta a una serie di cambiamenti nel corpo, tra cui la perdita ossea, l'atrofia muscolare e la ridistribuzione dei fluidi (quando non c'è gravità per tirare giù i fluidi, finiscono per accumularsi nella parte superiore del corpo), così come altri problemi correlati come problemi visione. Questi sintomi compaiono nei tipici tour da sei mesi a un anno che gli astronauti eseguono sulla ISS, che è approssimativamente paragonabile alla quantità di tempo che una missione impiegherebbe per viaggiare su Marte.

La buona notizia è che i ricercatori hanno trovato molti modi per contrastare questi effetti, come l'importanza di diverse ore di esercizio quotidiano per evitare che i muscoli si deteriorino.

Filippo Castrucci, chirurgo di volo presso l'Agenzia spaziale europea, ha dichiarato a Digital Trends che a un volo spaziale a lungo termine come una missione su Marte sarebbe per molti versi simile dal punto di vista medico a un soggiorno sull'ISS. Ciò significa che possiamo essere ragionevolmente fiduciosi che gli astronauti sarebbero in grado di viaggiare su Marte senza che si verifichi un'emergenza sanitaria.

"Nei 20 anni di abitazione permanente della ISS, nessuna condizione di salute che richieda l'evacuazione medica si è presentata fino ad oggi in orbita", ha detto, aggiungendo che questo è stata aiutata dall'accurata selezione di astronauti che sono al massimo della salute e che vengono monitorati per almeno due anni prima di essere inviati su un missione. "Pertanto, la probabilità che si verifichi un evento medico durante una missione su Marte, sebbene possibile, è bassa, come dimostrano le prove attuali sulla ISS".

Medici a bordo

Tuttavia, una bassa possibilità di un'emergenza medica non è la stessa cosa di nessuna possibilità di un'emergenza. L'equipaggio di una missione su Marte dovrebbe essere pronto ad affrontare qualsiasi cosa, dai comuni reclami relativi allo spazio a lesioni accidentali a malattie impreviste.

Ogni astronauta è addestrato nelle abilità mediche di base e all'interno di ogni equipaggio ci sono in genere almeno due membri che ricevono una formazione medica extra per diventare ufficiali medici dell'equipaggio (CMO). I CMO sono addestrati a un livello simile ai paramedici e sono in grado di utilizzare forniture mediche, distribuire farmaci e utilizzare un defibrillatore.

Tuttavia, Castrucci afferma che anche CMO ben addestrati potrebbero non essere un supporto medico sufficiente per una missione su Marte, quindi una missione spaziale più lunga avrebbe probabilmente bisogno di medici addestrati per viaggiare come parte dell'equipaggio.

“Durante il viaggio su Marte senza possibilità di evacuazione, qualsiasi emergenza che superi le attuali capacità del CMO può ridurre significativamente le possibilità di sopravvivenza del paziente. Pertanto, una capacità a livello medico è un requisito per una missione estesa lontano da [orbita terrestre bassa]", ha affermato. "Due medici di pronto soccorso, per garantire la ridondanza, con competenze chirurgiche e di medicina interna dovrebbero far parte dell'equipaggio".

Trattare un'emergenza medica nello spazio

Una delle sfide del trattamento in una potenziale missione su Marte è il ritardo nella comunicazione tra l'equipaggio e la Terra. Quando gli astronauti sono sulla ISS, il supporto medico può essere fornito in tempo reale dai medici a terra. Ma man mano che un veicolo spaziale si allontana dalla Terra, le comunicazioni vengono ritardate sempre di più, con un ritardo fino a 20 minuti tra la Terra e Marte. Ciò significa che un equipaggio su Marte dovrebbe operare in modo più autonomo in caso di emergenza, quindi il supporto da terra arriverà principalmente sotto forma di preparativi e istruzioni.

Problemi procedurali sorgono anche quando si tenta di utilizzare determinati trattamenti nello spazio, quindi l'addestramento deve essere adattato a un ambiente di microgravità.

Castrucci ha fatto l'esempio delle manovre di rianimazione cardiopolmonare (RCP), che sulla Terra coinvolgono il paziente che si trova a faccia in su su una superficie dura in modo che il soccorritore possa usare il proprio peso corporeo per comprimersi sul Petto. Tuttavia, ciò non funziona in condizioni di microgravità.

Nello spazio, le imbarcazioni devono essere dotate di speciali superfici piane che sono fissate al telaio e alle quali può essere assicurato un membro dell'equipaggio ferito. Anche il soccorritore deve fissarsi al telaio, in modo da poter comprimere il torace senza essere spinto via. E devono spingere più forte perché non possono usare il loro peso corporeo nelle compressioni toraciche.

Tutto ciò rende la RCP più lenta e più difficile da eseguire nello spazio che a terra, e questo è solo un esempio di quanto possa essere complicata la medicina spaziale.

Le sfide di Marte

Questi sono i tipi di sfide che si presentano quando si tratta un problema medico nello spazio e sono principalmente legati alla vita in condizioni di microgravità. Una volta che gli astronauti raggiungeranno Marte, recupereranno un po' di gravità - la gravità di Marte è circa il 40% di quella della Terra - ma il pianeta presenterà nuove sfide.

Marte è un ambiente estremamente polveroso e questo potrebbe causare eruzioni cutanee e irritazioni agli occhi, nonché irritazione e congestione delle vie respiratorie. Per non parlare della fatica, dello stress e del sonno scarso che ci si può aspettare da una missione altamente stressante, così come il Interazione tra psicologia e salute fisica.

Ma il vero grosso problema su Marte è qualcosa di invisibile a occhio nudo: le radiazioni. Qui sulla Terra, il nostro pianeta ha una magnetosfera che ci protegge dalle radiazioni dei raggi cosmici e del vento solare, ma su Marte non esiste nulla di simile. Ad aggravare il problema c'è la sottile atmosfera di Marte, che è solo circa l'1% della densità dell'atmosfera terrestre.

Le precedenti missioni su Marte, come la sonda Mars Odyssey, hanno rilevato livelli di radiazioni 2,5 volte superiori a quelli sulla ISS. E ci sono stati momenti in cui radiazioni a spillo (probabilmente correlato all'attività solare) a livelli molto più alti di quello.

Quindi, come proteggi gli astronauti da questa minaccia invisibile?

Il pericolo invisibile delle radiazioni

Sappiamo che l'esposizione alle radiazioni espone le persone a un rischio maggiore di cancro e malattie degenerative e che può danneggiare il sistema nervoso. Può anche contribuire allo sviluppo di condizioni mediche come cataratta O sterilità. Proprio di recente, medici come Manon Meerman, uno specialista cardiovascolare che indaga sulla salute effetti delle radiazioni da missioni spaziali a lungo termine, hanno scoperto che il cuore e il sistema cardiovascolare può essere sensibile anche alle radiazioni spaziali.

Meerman ci ha detto che una delle cose preoccupanti dell'esposizione alle radiazioni nello spazio è che non ne sappiamo abbastanza per prevedere con sicurezza quali sarebbero gli effetti sulla salute. È improbabile che gli astronauti si ammalino o muoiano durante una missione su Marte, ma a lungo termine sarebbero a maggior rischio di condizioni mediche potenzialmente letali come il cancro.

Le informazioni che abbiamo sulle radiazioni nello spazio oltre l'orbita terrestre bassa provengono da un piccolo campione: Le pochissime persone che hanno visitato la luna, che non forniscono dati sufficienti per fare ampio raggio conclusioni. Possiamo raccogliere maggiori informazioni da fonti comparabili come i pazienti che sono stati curati radioterapia o persone che sono state esposte a radiazioni in incidenti nucleari come il disastro di Chernobyl nel 1986. Ma questi possono fornire solo un confronto limitato.

Questo perché ci sono due tipi di radiazioni da considerare per una missione su Marte: in primo luogo, ci sono i raggi cosmici galattici, che provocano un'esposizione continua agli ioni penetranti. In secondo luogo, ci sono anche picchi occasionali e molto potenti nelle radiazioni causati dai brillamenti solari. Quando si tratta di come ogni tipo di radiazione influirà sulla salute a lungo termine, c'è molto che semplicemente non sappiamo.

"Se alla fine vogliamo espandere i viaggi spaziali sulla Luna o su Marte, dobbiamo davvero approfondire quali sono gli effetti di quel tipo di radiazioni sul corpo umano", ha detto Meerman.

Nuovi metodi di ricerca

Poiché le radiazioni sono un problema così significativo per i viaggi nello spazio, è un argomento che ha visto un'enorme crescita nella ricerca negli ultimi anni. Oltre ai metodi di ricerca tradizionali come gli studi sugli animali, un approccio su cui Meerman e altri stanno lavorando è la ricerca "organ on a chip". Ciò comporta la costruzione di un chip contenente cellule create in laboratorio per simulare le risposte di un vero organo umano. Questo può essere utilizzato per la ricerca in cui gli studi sarebbero pericolosi o impossibili da eseguire su una persona vivente.

Questo è un grande argomento di ricerca attualmente in corso sulla ISS, con la speranza che l'utilizzo di questo metodo possa insegnarci di più su come l'ambiente spaziale influisce sugli organi umani. In futuro, potrebbe essere una strada promettente anche per la ricerca sulle radiazioni spaziali.

Un altro approccio consiste nel simulare la radiazione spaziale nei laboratori qui sulla Terra. Tuttavia, ricreare l'ambiente di radiazione dello spazio non è facile, motivo per cui ci sono laboratori speciali come lo Space Radiation Lab della NASA, che utilizza un Heavy Ion Collider per simulare le radiazioni, lo sono importante.

Come proteggere gli astronauti dalle radiazioni

Ci sono idee e ricerche su come proteggere gli astronauti dalle radiazioni spaziali. Attualmente, le agenzie spaziali limitano l'esposizione a vita degli astronauti a livelli bassi che non dovrebbero creare rischi eccessivi. Ma per una missione su Marte, aiuterebbe ad avere una maggiore flessibilità in termini di tempo che gli astronauti trascorrono nello spazio.

L'approccio più pratico per proteggere la salute degli astronauti è l'uso della schermatura, in cui vengono utilizzati spessi fogli di metallo per fermare le radiazioni e mantenere gli astronauti al sicuro. La schermatura può essere applicata a un veicolo spaziale oa un habitat, consentendo agli astronauti di muoversi liberamente all'interno, e c'è anche del lavoro essere fatto su giubbotti protettivi o tute con schermatura incorporata nel caso in cui un astronauta debba spostarsi fuori dalla cassaforte ambiente.

Il grande svantaggio della schermatura è che è molto pesante, il che è un problema sia per il lancio di un razzo con una massa minima, sia per gli esseri umani che cercano di muoversi indossando molto peso extra.

Un altro approccio è quello di esaminare i farmaci che potrebbero proteggere le persone dagli effetti delle radiazioni, anche se non siamo neanche lontanamente vicini ad avere una pillola che possa proteggere gli astronauti. Un problema sollevato da Meerman è che anche se potessimo creare farmaci efficaci sulla Terra, non sappiamo come funzionerebbero questi farmaci nell'ambiente spaziale. Il corpo umano attraversa così tanti cambiamenti nello spazio che i modi in cui le droghe vengono assorbite potrebbero essere diversi, e noi semplicemente non ne so abbastanza per prevedere come potrebbe essere.

Un'ultima area che potrebbe potenzialmente aiutare a mantenere sani gli astronauti è trovare modi per potenziare il proprio sistema immunitario naturale, ad esempio includendo cibi ricchi di antiossidanti nella loro dieta. Questo è un concetto promettente in quanto è molto più facile da implementare rispetto ad altre soluzioni, sebbene anche questa ricerca sia nelle sue fasi iniziali.

Troppe incognite

Il grosso problema per i medici come Meerman è quante incognite ci sono quando si tratta della salute degli astronauti che vanno su Marte. Non possiamo dire con certezza quali potrebbero essere gli effetti sulla salute a lungo termine dell'esposizione alle radiazioni e non abbiamo ancora un modo sicuro per proteggere gli astronauti da questi potenziali effetti.

Quindi, mentre potremmo essere tecnologicamente pronti a inviare persone su Marte in questo momento, c'è una questione di moralità nel fare quella scelta mentre la ricerca medica è ancora agli inizi. "Dovremmo chiederci se siamo disposti a viaggiare su Marte senza conoscere i rischi esatti a cui stiamo esponendo gli astronauti", ha detto. "È più una questione etica che scientifica".