Medicina pe Marte: Cum să menții sănătatea pe planeta roșie

Dintre toate provocările legate de aducerea oamenilor pe Marte, cea pe care am putea fi cel mai departe de a le rezolva nu are nimic de-a face cu rachete, habitate sau sisteme complexe de filtrare a apei. Marea problemă cu care trebuie să ne confruntăm sunt limitele corpului uman.

Corpurile noastre se adaptează incredibil la diferite medii de aici pe Pământ, dar nu atât de mult când vine vorba de mediul de pe alte planete.

Am vorbit cu doi experți în medicina spațială pentru a afla despre cum tratați pacienții bolnavi sau răniți în spațiu și ce anume dintre marile întrebări deschise sunt când vine vorba de sănătatea astronauților pe care intenționăm să-i trimitem în sistemul solar.

Acest articol face parte din Viata pe Marte, o serie de 10 părți care explorează știința și tehnologia de ultimă oră care le va permite oamenilor să ocupe Marte

Corpul în spațiu

Știm deja multe despre cum reacționează corpul uman la misiunile spațiale datorită a peste două decenii de studii asupra Stației Spațiale Internaționale (ISS). Mediul microgravitațional de acolo duce la o serie de modificări ale corpului, inclusiv pierderea osoasă, atrofia musculară și redistribuirea fluidelor. (când nu există gravitație care să tragă fluidele în jos, acestea ajung să se acumuleze în partea superioară a corpului), precum și alte probleme conexe, cum ar fi afectarea viziune. Aceste simptome apar în turneele tipice de șase luni până la un an pe care le efectuează astronauții pe ISS, ceea ce este aproximativ comparabil cu timpul pe care i-ar lua o misiune pentru a călători pe Marte.

Vestea bună este că cercetătorii au găsit multe modalități de a contracara aceste efecte, cum ar fi importanța mai multor ore de exerciții zilnice pentru a preveni pierderea mușchilor.

Filippo Castrucci, chirurg de zbor la Agenția Spațială Europeană, a declarat pentru Digital Trends că a Zborul spațial pe termen lung, cum ar fi o misiune pe Marte, ar fi, din punct de vedere medical, similar cu o ședere pe ISS. Și asta înseamnă că putem fi în mod rezonabil încrezători că astronauții ar putea călători pe Marte fără să apară o urgență de sănătate.

„În cei 20 de ani de locuire permanentă a ISS, nicio afecțiune de sănătate care să necesite evacuare medicală nu s-a prezentat până în prezent pe orbită”, a spus el, adăugând că acest lucru a fost ajutat de selecția atentă a astronauților care se află în vârful sănătății și care sunt monitorizați timp de cel puțin doi ani înainte de a fi trimiși pe un misiune. „Prin urmare, probabilitatea ca un eveniment medical să aibă loc într-o misiune pe Marte, deși posibilă, este scăzută, așa cum arată dovezile actuale de pe ISS.”

Medici la bord

Cu toate acestea, o șansă scăzută de urgență medicală nu este același lucru cu nicio șansă de urgență. Un echipaj al misiunii pe Marte ar trebui să fie pregătit să se ocupe de orice, de la plângeri comune legate de spațiu până la răni accidentale până la boli neașteptate.

Fiecare astronaut este instruit în abilități medicale de bază, iar în cadrul fiecărui echipaj există de obicei cel puțin doi membri cărora li se oferă o pregătire medicală suplimentară pentru a deveni ofițeri medicali ai echipajului (CMO). CMO sunt instruiți la un nivel similar cu paramedicii și sunt capabili să utilizeze materiale medicale, să distribuie medicamente și să folosească un defibrilator.

Cu toate acestea, Castrucci spune că chiar și CMO bine pregătiți ar putea să nu fie suficient sprijin medical pentru o misiune pe Marte, așa că o misiune spațială mai lungă ar avea probabil nevoie de medici pregătiți pentru a călători ca parte a echipajului.

„În călătoria pe Marte fără evacuare posibilă, orice urgență care depășește capacitățile actuale ale CMO poate reduce semnificativ șansele de supraviețuire ale pacientului. Prin urmare, o capacitate la nivel de medic este o cerință pentru o misiune extinsă departe de [orbita joasă a Pământului]”, a spus el. „Doi medici de urgență, pentru a asigura redundanța, cu abilități chirurgicale și de medicină internă ar trebui să facă parte din echipaj.”

Tratarea unei urgențe medicale în spațiu

Una dintre provocările tratamentului într-o potențială misiune pe Marte este întârzierea comunicării dintre echipaj și Pământ. Când astronauții sunt pe ISS, suportul medical poate fi oferit în timp real de către medicii de la sol. Dar pe măsură ce o navă spațială se îndepărtează de Pământ, comunicațiile sunt întârziate din ce în ce mai mult, cu o întârziere de până la 20 de minute între Pământ și Marte. Asta înseamnă că un echipaj de pe Marte ar trebui să opereze mai autonom în caz de urgență, astfel încât sprijinul de la sol va veni mai ales sub formă de pregătiri și instrucțiuni.

Probleme de procedură apar și atunci când se încearcă utilizarea anumitor tratamente în spațiu, așa că antrenamentul trebuie să fie adaptat unui mediu de microgravitație.

Castrucci a dat exemplul manevrelor de resuscitare cardiopulmonară (RCP), care pe Pământ implică pacientul fiind cu fața în sus pe o suprafață dură, astfel încât salvatorul să își poată folosi greutatea corporală pentru a-și comprima cufăr. Totuși, asta nu funcționează în microgravitație.

În spațiu, ambarcațiunile trebuie să fie echipate cu suprafețe plane speciale care sunt atașate de cadru și de care poate fi asigurat un membru al echipajului rănit. Salvatorul trebuie să se fixeze și pe cadru, astfel încât să poată comprima pieptul fără a fi împins. Și trebuie să împingă mai tare, deoarece nu își pot folosi greutatea corporală în compresiile toracice.

Toate acestea fac ca RCP să fie mai lentă și mai greu de efectuat în spațiu decât pe sol și acesta este doar un exemplu al cât de complicată poate fi medicina spațială.

Provocările lui Marte

Acestea sunt tipurile de provocări care apar atunci când se tratează o problemă medicală în spațiu și sunt legate în principal de viața în microgravitație. Odată ce astronauții ajung pe Marte, ei vor recupera ceva gravitație – gravitația lui Marte este de aproximativ 40% cea a Pământului – dar planeta va prezenta noi provocări proprii.

Marte este un mediu extrem de praf iar acest lucru ar putea provoca erupții cutanate și iritații oculare, precum și iritații respiratorii și congestie. Asta ca să nu mai vorbim de oboseala, stresul și somnul prost care pot fi așteptate de la o misiune extrem de stresantă, precum și de interacțiunea dintre psihologie și sănătatea fizică.

Dar problema cu adevărat mare de pe Marte este ceva invizibil cu ochiul liber: radiația. Aici, pe Pământ, planeta noastră are o magnetosferă care ne protejează de radiațiile de la razele cosmice și vântul solar, dar nu există așa ceva pe Marte. Agravarea problemei este atmosfera subțire a lui Marte, care reprezintă doar aproximativ 1% din densitatea atmosferei Pământului.

Misiunile anterioare pe Marte, precum sonda spațială Mars Odyssey, au găsit niveluri de radiații de 2,5 ori mai mari decât cele de pe ISS. Și au fost momente când radiațiile au crescut (probabil legat de activitatea solară) la niveluri mult mai ridicate care.

Deci, cum protejezi astronauții de această amenințare invizibilă?

Pericolul nevăzut al radiațiilor

Știm că expunerea la radiații expune oamenii la un risc mai mare de cancer și boli degenerative și că poate afecta sistemul nervos. De asemenea, poate contribui la dezvoltarea unor afecțiuni medicale precum cataracta sau sterilitate. Recent, medici precum Manon Meerman, un specialist cardiovascular care investighează starea de sănătate efectele radiațiilor din misiunile spațiale pe termen lung, au descoperit că inima și sistemul cardiovascular poate fi sensibil și la radiațiile spațiale.

Meerman ne-a spus că unul dintre lucrurile îngrijorătoare legate de expunerea la radiații în spațiu este că nu știm suficient pentru a prezice cu încredere care ar fi efectele asupra sănătății. Este puțin probabil ca astronauții să se îmbolnăvească sau să moară în timpul unei misiuni pe Marte, dar pe termen lung, aceștia ar fi expuși unui risc mai mare de afecțiuni medicale care pun viața în pericol, cum ar fi cancerul.

Informațiile pe care le avem despre radiațiile din spațiu dincolo de orbita joasă a Pământului provin dintr-un eșantion minuscul: Foarte puțini oameni care au vizitat Luna, care nu oferă suficiente date pentru a arăta în general concluzii. Putem aduna mai multe informații din surse comparabile, cum ar fi pacienții cu care au fost tratați radioterapie sau persoane care au fost expuse la radiații în accidente nucleare precum dezastrul de la Cernobîl în 1986. Dar acestea pot oferi doar o comparație limitată.

Asta pentru că există două tipuri de radiații de luat în considerare pentru o misiune pe Marte: în primul rând, există raze cosmice galactice, care au ca rezultat expunerea continuă la ionii penetranți. În al doilea rând, există și vârfuri ocazionale și foarte puternice ale radiațiilor cauzate de erupțiile solare. Când vine vorba de modul în care fiecare tip de radiație va afecta sănătatea pe termen lung, sunt multe pe care pur și simplu nu știm.

„Dacă vrem în cele din urmă să extindem călătoriile în spațiu către Lună sau către Marte, chiar trebuie să ne scufundăm mai adânc în care sunt efectele acestui tip de radiație asupra corpului uman”, a spus Meerman.

Noi metode de cercetare

Radiațiile fiind o problemă atât de importantă pentru călătoriile în spațiu, este un subiect care a cunoscut o creștere uriașă în cercetare în ultimii ani. Pe lângă metodele tradiționale de cercetare, cum ar fi studiile pe animale, o abordare la care lucrează Meerman și alții este cercetarea „organ on a chip”. Aceasta implică construirea unui cip care conține celule create de laborator pentru a simula răspunsurile unui organ uman real. Acesta poate fi folosit pentru cercetări în care studiile ar fi periculoase sau imposibil de efectuat asupra unei persoane în viață.

Acesta este un mare subiect de cercetare în prezent fiind efectuate pe ISS, cu speranța că folosirea acestei metode ne poate învăța mai multe despre modul în care mediul spațial afectează organele umane. În viitor, ar putea fi o cale promițătoare pentru cercetarea radiațiilor spațiale.

O altă abordare este de a simula radiația spațială în laboratoarele de aici, pe Pământ. Recrearea mediului de radiații din spațiu nu este totuși ușoară, motiv pentru care laboratoarele speciale precum Laboratorul de radiații spațiale al NASA, care utilizează un colisionator de ioni grei pentru a simula radiația, sunt atât de important.

Cum să protejezi astronauții de radiații

Există idei și cercetări despre cum să protejăm astronauții de radiațiile spațiale. În prezent, agențiile spațiale limitează expunerea pe durata de viață a astronauților la niveluri scăzute, care nu ar trebui să creeze riscuri nejustificate. Dar pentru o misiune pe Marte, ar ajuta să avem mai multă flexibilitate în ceea ce privește cât timp petrec astronauții în spațiu.

Cea mai practică abordare pentru protejarea sănătății astronauților este utilizarea ecranelor, în care foile groase de metal sunt folosite pentru a opri radiațiile și a menține astronauții în siguranță. Ecranul poate fi aplicat unei nave spațiale sau unui habitat, permițând astronauților să se miște liber în interior și există, de asemenea, de lucru se face pe veste de protecție sau costume care au ecran încorporat în cazul în care un astronaut trebuie să se deplaseze în afara seifului mediu inconjurator.

Marele dezavantaj al ecranului este că este foarte greu, ceea ce este o problemă atât pentru lansarea unei rachete cu masă minimă, cât și pentru oamenii care încearcă să se miște în timp ce poartă multă greutate suplimentară.

O altă abordare este să ne uităm la medicamentele care ar putea proteja oamenii de efectele radiațiilor, deși nu suntem nici pe departe să avem o pastilă care să-i țină în siguranță pe astronauți. O problemă ridicată de Meerman este că, chiar dacă am putea crea medicamente eficiente pe Pământ, nu știm cum ar funcționa aceste medicamente în mediul spațial. Corpul uman trece prin atât de multe schimbări în spațiu, încât modurile în care medicamentele sunt absorbite ar putea fi diferite, și noi pur si simplu nu stiu suficient pentru a prezice cum ar putea arăta.

Un ultim domeniu care ar putea ajuta la menținerea astronauților sănătoși este găsirea modalităților de a-și stimula propriul sistem imunitar natural, cum ar fi prin includerea alimentelor bogate în antioxidanți în dieta lor. Acesta este un concept promițător, deoarece este mult mai ușor de implementat decât alte soluții, deși această cercetare este, de asemenea, în stadiile incipiente.

Prea multe necunoscute

Marea problemă pentru medici precum Meerman este câte necunoscute există când vine vorba de sănătatea astronauților care merg pe Marte. Pur și simplu nu putem spune cu siguranță care ar putea fi efectele pe termen lung ale expunerii la radiații asupra sănătății și, de asemenea, nu avem încă o modalitate sigură de a proteja astronauții de aceste efecte potențiale.

Așa că, deși am putea fi pregătiți din punct de vedere tehnologic să trimitem oameni pe Marte chiar acum, se pune problema moralității de a face această alegere în timp ce cercetarea medicală este încă la început. „Ar trebui să ne întrebăm dacă suntem dispuși să călătorim pe Marte fără a ști exact riscurile la care expunem astronauții”, a spus ea. „Este mai mult o întrebare etică decât una științifică.”