Medicina na Marsu: Kako ohraniti zdravje na Rdečem planetu

Od vseh izzivov, kako ljudi spraviti na Mars, tisti, ki smo mu morda najbolj oddaljeni od rešitve, nima nobene zveze z raketami, habitati ali kompleksnimi sistemi za filtriranje vode. Velik problem, s katerim se moramo soočiti, so omejitve človeškega telesa.

Naša telesa so neverjetno prilagodljiva različnim okoljem tukaj na Zemlji, vendar ne toliko, ko gre za okolje na drugih planetih.

Pogovarjali smo se z dvema strokovnjakoma za vesoljsko medicino, da bi izvedeli, kako zdravite bolne ali poškodovane bolnike v vesolju in kaj nekateri veliko odprtih vprašanj je, ko gre za zdravje astronavtov, ki jih nameravamo poslati v sončni sistem.

Ta članek je del Življenje na Marsu, 10-delna serija, ki raziskuje vrhunsko znanost in tehnologijo, ki bo ljudem omogočila, da zasedejo Mars

Telo v prostoru

Vemo že veliko o kako se človeško telo odziva na vesoljske misije zahvaljujoč več kot dvema desetletjema študij na Mednarodni vesoljski postaji (ISS). Tamkajšnje mikrogravitacijsko okolje vodi v vrsto sprememb v telesu, vključno z izgubo kosti, atrofijo mišic in prerazporeditvijo tekočin (če ni gravitacije, ki bi potegnila tekočine navzdol, se na koncu naberejo v zgornjem delu telesa), kot tudi druge povezane težave, kot je oslabljena vizija. Ti simptomi se pojavijo na tipičnih potovanjih, ki jih astronavti izvajajo na ISS in trajajo od šest mesecev do enega leta, kar je približno primerljivo s časom, ki bi ga misija potrebovala za potovanje na Mars.

Dobra novica je, da so raziskovalci našli veliko načinov za preprečevanje teh učinkov, kot je pomen večurne dnevne vadbe, da se prepreči propadanje mišic.

Filippo Castrucci, letalski kirurg pri Evropski vesoljski agenciji, je za Digital Trends povedal, da je a dolgoročni vesoljski polet, kot je misija na Mars, bi bil v mnogih pogledih medicinsko podoben bivanju na ISS. In to pomeni, da smo lahko razumno prepričani, da bi astronavti lahko potovali na Mars, ne da bi prišlo do zdravstvenih težav.

"V 20 letih stalnega bivanja na ISS se do danes v orbiti ni pojavilo nobeno zdravstveno stanje, ki bi zahtevalo medicinsko evakuacijo," je dejal in dodal, da to je pomagala skrbna izbira astronavtov, ki so na vrhuncu zdravja in so pod nadzorom vsaj dve leti, preden jih pošljejo na poslanstvo. "Zato je verjetnost zdravstvenega dogodka, ki se zgodi na misiji na Mars, majhna, čeprav je to mogoče, kot kažejo trenutni dokazi o ISS."

Zdravniki na krovu

Vendar majhna možnost za nujno medicinsko pomoč ni isto kot odsotnost možnosti za nujno pomoč. Posadka misije na Mars bi morala biti pripravljena na karkoli, od pogostih pritožb, povezanih z vesoljem, do naključnih poškodb do nepričakovanih bolezni.

Vsak astronavt je usposobljen za osnovne medicinske veščine in v vsaki posadki sta običajno vsaj dva člana, ki se dodatno izobražujeta, da postaneta zdravnika posadke (CMO). CMO so usposobljeni na podobni ravni kot bolničarji in so sposobni uporabljati medicinske pripomočke, razdeljevati zdravila in uporabljati defibrilator.

Vendar pa Castrucci pravi, da tudi dobro usposobljeni CMO morda ne bodo zadostna medicinska podpora za misijo na Mars, zato bi za daljšo vesoljsko misijo verjetno potrebovali usposobljene zdravnike, ki bi potovali kot del posadke.

»Na potovanju na Mars brez možne evakuacije lahko kakršna koli nujna situacija, ki presega trenutne zmogljivosti CMO, znatno zmanjša možnosti preživetja bolnikov. Zato je zmogljivost na ravni zdravnika pogoj za podaljšano misijo stran od [nizke zemeljske orbite],« je dejal. "Dva zdravnika nujne medicinske pomoči bi morala biti del posadke, da bi zagotovili odvečnost, s kirurškimi in internimi veščinami."

Zdravljenje nujne medicinske pomoči v vesolju

Eden od izzivov zdravljenja na morebitni misiji na Mars je komunikacijska zamuda med posadko in Zemljo. Ko so astronavti na ISS, lahko zdravniško pomoč v realnem času zagotovijo zdravniki na zemlji. Ko pa se vesoljsko plovilo bolj oddaljuje od Zemlje, se komunikacija vse bolj zamuja, z zakasnitvijo med Zemljo in Marsom do 20 minut. To pomeni, da bi morala posadka Marsa delovati bolj avtonomno v primeru izrednih razmer, zato bo podpora s tal prišla predvsem v obliki priprav in navodil.

Postopkovna vprašanja se pojavijo tudi pri poskusu uporabe določenih načinov zdravljenja v vesolju, zato mora biti usposabljanje prilagojeno mikrogravitacijskemu okolju.

Castrucci je dal primer manevrov kardiopulmonalnega oživljanja (CPR), ki na Zemlji vključujejo pacient z obrazom navzgor na trdi površini, tako da lahko reševalec s svojo telesno težo stisne prsni koš. Vendar to ne deluje v mikrogravitaciji.

V vesolju morajo biti plovila opremljena s posebnimi ravnimi površinami, ki so pritrjene na okvir in na katere je mogoče pritrditi poškodovanega člana posadke. Reševalec se mora tudi pritrditi na okvir, da lahko stisne prsni koš, ne da bi ga odrinili. In pritiskati morajo močneje, saj ne morejo uporabiti svoje telesne teže pri stiskanju prsnega koša.

Zaradi vsega tega je oživljanje v vesolju počasnejše in težje izvajati kot na tleh, in to je samo en primer, kako zapletena je lahko vesoljska medicina.

Izzivi Marsa

To so vrste izzivov, ki se pojavijo pri zdravljenju zdravstvenih težav v vesolju in so večinoma povezani z življenjem v mikrogravitaciji. Ko bodo astronavti dosegli Mars, bodo dobili nazaj nekaj gravitacije – gravitacija Marsa je okoli 40 % gravitacije Zemlje – vendar bo planet predstavljal nove izzive.

Mars je izjemno prašno okolje in to lahko povzroči kožne izpuščaje in draženje oči, pa tudi draženje dihal in zastoje. Da ne omenjam utrujenosti, stresa in slabega spanca, ki jih lahko pričakujemo od zelo stresne misije, pa tudi medsebojni vpliv psihologije in fizičnega zdravja.

Toda res velik problem na Marsu je nekaj, kar je s prostim očesom nevidno: sevanje. Tukaj na Zemlji ima naš planet magnetosfero, ki nas ščiti pred sevanjem kozmičnih žarkov in sončnega vetra, na Marsu pa tega ni. Težavo še poslabša Marsova tanka atmosfera, ki je le okoli 1 % gostote Zemljine atmosfere.

Prejšnje misije na Mars, kot je vesoljsko plovilo Mars Odyssey, so odkrile ravni sevanja 2,5-krat višje od tistih na ISS. In bili so časi, ko povečano sevanje (verjetno povezano s sončno aktivnostjo) na veliko višje ravni.

Kako torej zaščititi astronavte pred to nevidno grožnjo?

Nevidna nevarnost sevanja

Vemo, da izpostavljenost sevanju izpostavlja ljudi večjemu tveganju za raka in degenerativne bolezni ter da lahko poškoduje živčni sistem. Prav tako lahko prispeva k razvoju zdravstvenih stanj, kot je siva mrena oz sterilnost. Pred kratkim so zdravniki, kot je Manon Meerman, specialistka za kardiovaskularne bolezni, ki raziskujejo zdravje učinki sevanja iz dolgotrajnih vesoljskih misij, so ugotovili, da srce in srčno-žilni sistem je lahko občutljiv tudi na vesoljsko sevanje.

Meerman nam je povedal, da je ena od zaskrbljujočih stvari pri izpostavljenosti sevanju v vesolju ta, da ne vemo dovolj, da bi z gotovostjo napovedali, kakšni bodo učinki na zdravje. Malo verjetno je, da bi astronavti zboleli ali umrli zaradi tega med misijo na Mars, a dolgoročno bi bili izpostavljeni večjemu tveganju za življenjsko nevarna zdravstvena stanja, kot je rak.

Informacije, ki jih imamo o sevanju v vesolju onkraj nizke zemeljske orbite, izvirajo iz majhnega vzorca: Zelo malo ljudi, ki so obiskali Luno, kar ne zagotavlja dovolj podatkov, da bi lahko razčlenili zaključki. Več informacij lahko zberemo iz primerljivih virov, kot so bolniki, ki so bili zdravljeni z radioterapijo ali ljudi, ki so bili izpostavljeni sevanju v jedrskih nesrečah, kot je nesreča v Černobilu leta 1986. Vendar ti lahko zagotovijo le omejeno primerjavo.

To je zato, ker obstajata dve vrsti sevanja, ki ju je treba upoštevati pri misiji na Mars: Prvič, obstajajo galaktični kozmični žarki, ki povzročijo stalno izpostavljenost prodornim ionom. Drugič, obstajajo tudi občasni in zelo močni skoki sevanja, ki jih povzročajo sončni izbruhi. Ko gre za to, kako bo posamezna vrsta sevanja dolgoročno vplivala na zdravje, marsičesa preprosto ne vemo.

"Če želimo sčasoma razširiti vesoljska potovanja na Luno ali Mars, se moramo res poglobiti v to, kakšni so učinki te vrste sevanja na človeško telo," je dejal Meerman.

Nove raziskovalne metode

Glede na to, da je sevanje tako pomembno vprašanje za vesoljska potovanja, je to tema, ki je v zadnjih letih doživela velik porast raziskav. Poleg tradicionalnih raziskovalnih metod, kot so študije na živalih, je eden od pristopov, na katerem delajo Meerman in drugi, raziskava "organa na čipu". To vključuje izdelavo čipa, ki vsebuje laboratorijsko ustvarjene celice za simulacijo odzivov pravega človeškega organa. To se lahko uporabi za raziskave, katere študije bi bilo nevarno ali nemogoče izvesti na živi osebi.

To je trenutno velika tema raziskav izvajajo na ISS, z upanjem, da nas lahko s to metodo naučimo več o tem, kako vesoljsko okolje vpliva na človeške organe. V prihodnosti bi lahko bila obetavna pot tudi za raziskave vesoljskega sevanja.

Drug pristop je simulacija vesoljskega sevanja v laboratorijih tukaj na Zemlji. Ponovno ustvariti sevalno okolje vesolja pa ni enostavno, zato so potrebni posebni laboratoriji kot Nasin laboratorij za vesoljsko sevanje, ki za simulacijo sevanja uporablja trkalnik težkih ionov, pomembno.

Kako zaščititi astronavte pred sevanjem

Obstajajo ideje in raziskave o tem, kako zaščititi astronavte pred vesoljskim sevanjem. Trenutno vesoljske agencije omejujejo življenjsko izpostavljenost astronavtov na nizke ravni, ki ne bi smele povzročiti nepotrebnega tveganja. Toda za misijo na Mars bi pomagala večja prilagodljivost glede tega, koliko časa astronavti preživijo v vesolju.

Najbolj praktičen pristop k varovanju zdravja astronavtov je uporaba zaščite, v kateri se uporabljajo debele pločevine za zaustavitev sevanja in zaščito astronavtov. Zaščita se lahko uporablja za vesoljsko plovilo ali habitat, kar omogoča astronavtom, da se prosto gibljejo v notranjosti, poleg tega pa je tudi delo se opravi na zaščitnih jopičih ali oblekah z vgrajenim ščitom, če bi se moral astronavt premakniti izven sefa okolju.

Velika pomanjkljivost zaščite je, da je zelo težka, kar je težava tako za izstrelitev rakete z minimalno maso kot za ljudi, ki se poskušajo premikati, medtem ko nosijo veliko dodatne teže.

Drug pristop je preučiti zdravila, ki bi lahko zaščitila ljudi pred učinki sevanja, čeprav nismo niti približno tablete, ki bi lahko zaščitila astronavte. Vprašanje, ki ga je izpostavil Meerman, je, da tudi če bi lahko ustvarili učinkovita zdravila na Zemlji, ne vemo, kako bi ta zdravila delovala v vesoljskem okolju. Človeško telo gre skozi toliko sprememb v prostoru, da so lahko načini absorbiranja zdravil drugačni in mi preprosto ne vedo dovolj napovedati, kako bi to lahko izgledalo.

Še zadnje področje, ki bi lahko pomagalo ohraniti zdravje astronavtov, je iskanje načinov za krepitev njihovega naravnega imunskega sistema, na primer z vključitvijo živil, bogatih z antioksidanti, v njihovo prehrano. To je obetaven koncept, saj ga je veliko lažje izvesti kot druge rešitve, čeprav je tudi ta raziskava zelo v zgodnjih fazah.

Preveč neznank

Veliko vprašanje za zdravnike, kot je Meerman, je, koliko neznank je, ko gre za zdravje astronavtov, ki gredo na Mars. Ne moremo z gotovostjo reči, kakšni bi lahko bili dolgoročni učinki izpostavljenosti sevanju na zdravje, prav tako pa še nimamo zanesljivega načina za zaščito astronavtov pred temi morebitnimi učinki.

Torej, čeprav smo morda tehnološko že zdaj pripravljeni poslati ljudi na Mars, obstaja vprašanje moralnosti takšne odločitve, medtem ko so medicinske raziskave še v povojih. "Morali bi se vprašati, ali smo pripravljeni potovati na Mars, ne da bi vedeli natančna tveganja, ki jim izpostavljamo astronavte," je dejala. "To je bolj etično kot znanstveno vprašanje."