Oamenii de știință americani au ajuns la concluzia că modelele clasice pentru evaluarea oncogenicității razelor cosmice galactice subestimează efectele lor stocastice la perioade lungi de expunere.
Misiunile spațiale echipate prezintă un risc ridicat pentru sănătatea echipajului. Astfel, microgravitatea poate afecta viziunea, iar razele cosmice pot provoca cancer. Cu distanța față de orbita Pământului scăzut și centura de radiații, de exemplu, ca parte a colonizării planetei Marte, energia radiațiilor și, în consecință, probabilitatea de îmbolnăvire a radiațiilor va crește. În același timp, astfel de programe nu prevăd implementarea pe termen scurt: un grup de cosmonauți va avea nevoie de mai mult de 900 de zile pentru a studia Planeta Roșie. Prin urmare, oamenii de știință caută oportunități pentru a prezice efectele pe care razele cosmice galactice le pot avea asupra corpului uman.
Evaluarea acestui risc este asociată cu o serie de limitări. În primul rând, nu este clar modul în care efectele radiațiilor în spațiu sunt legate de compoziția radiației. În special, efectul asupra organismelor vii și transferul liniar al ionilor grei de energii scăzute, dar intensitatea ridicată - particule de heliu, protoni și electroni delta - rămâne insuficient studiat. În al doilea rând, modelele existente, inclusiv NASA, sunt concepute pentru a dezvălui efectele directe ale radiațiilor. Ele permit prezicerea unui rezultat determinist asociat cu un prag de doză specific. Efectele stocastice sunt mai puțin descriptive, deși pot apărea chiar și după câțiva ani.
În noua lucrare, specialiștii de la Universitatea din Nevada au construit primul model structural al urmelor de particule de radiații cosmice galactice și a efectelor lor stocastice în cadrul răspândirii celulelor canceroase. Calculele s-au bazat pe datele experimentelor privind modelarea la șoarecii de sex feminin a tumorilor de tip B6CF1 ale glandei Gardera, care au fost efectuate între 1985 și 2016. Proiectarea acestor experimente corespunde condițiilor asumate ale radiației cosmice: animalele au fost iradiate simultan cu mai multe (mai mult de patru) tipuri de particule în doze mici (până la 0,2 de încălzire). Pentru a prezice urmele și creșterea țesutului deteriorat în doze mici, autorii au extrapolat un model NASA.
Numărul estimat de celule sensibile la efectele deterministe (TE) și stochastice (NTE) ale razelor cosmice, în funcție de numărul de încărcare a particulelor pe an (la o adâncime de cinci centimetri de suprafața corpului și în spatele suprafeței de aluminiu). Triunghiurile roșii corespund numărului de celule potențial expuse la raze delta cu o doză mai mică de 0,1 miligrame / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Folosind funcția de risc, au calculat dinamica patologiei ținând cont de tipul și fluența (transferul) radiației, încărcarea particulelor și energia cinetică pe greutatea corpului. În timpul expunerii, s-a luat un an cu o doză absorbită de până la 0,2 g. Analiza a arătat că efectele stocastice prezic o creștere a tumorii mult mai bună la doze mici de radiații (mai puțin de 0,1 gri). Modelul este în concordanță cu experimentele: când mai mult de un ion greu, cum ar fi fierul-56, acționează asupra nucleului unei celule sănătoase, evoluția bolii se accelerează dramatic. Mai mult, celulele care nu au fost supuse primului, conform calculelor, primesc doze mici de radiații secundare (delta-electroni).
În ciuda dozelor mici, până la 10 miligrame, radiațiile secundare au un efect semnificativ mai mare asupra celulelor vecine decât se credea, spun oamenii de știință. Potrivit acestora, în general, efectele stocastice la expunerea îndelungată la doze mici de radiații cosmice sugerează o creștere de două ori mai mare a riscului de cancer în comparație cu valorile cunoscute. În interesul viitoarelor misiuni cu echipaj, modelele de evaluare necesită cercetări suplimentare.
Articolul a fost publicat în Scientific Reports.
Video promotional:
Denis Strigun
