Amerikanske forskere er kommet til den konklusion, at klassiske modeller til vurdering af onkogeniciteten af galaktiske kosmiske stråler undervurderer deres stokastiske virkninger ved lange eksponeringstider.
Bemandede rummissioner udgør en høj risiko for besætningens helbred. Således kan mikrogravitet forringe synet, og kosmiske stråler kan provosere kræft. Med afstand fra bane til lav jord og strålingsbeltet, for eksempel som en del af koloniseringen af Mars, vil strålingsenergien og som en konsekvens heraf sandsynligvis øges for strålesyge. Samtidig sørger sådanne programmer ikke for kortvarig implementering: En gruppe kosmonauter vil have mere end 900 dage til at studere den røde planet. Derfor leder forskere efter muligheder for at forudsige de virkninger, som galaktiske kosmiske stråler kan have på den menneskelige krop.
Vurderingen af en sådan risiko er forbundet med en række begrænsninger. For det første er det uklart, hvordan virkningerne af stråling i rummet hænger sammen med strålingens sammensætning. Især er effekten på levende organismer og den lineære overførsel af tunge ioner med lav energi, men høj intensitet - heliumpartikler, protoner og deltaelektroner - stadig utilstrækkelig undersøgt. For det andet er de eksisterende modeller, inklusive NASA, designet til at afsløre de direkte effekter af stråling. De tillader at forudsige et deterministisk resultat forbundet med en specifik dosisgrænse. Stokastiske effekter er mindre beskrivende, selvom de kan forekomme selv efter flere år.
I det nye arbejde har specialister fra University of Nevada bygget den første strukturelle model af sporene til galaktiske kosmiske strålingspartikler og deres stokastiske virkninger inden for rammerne af spredning af kræftceller. Beregningerne var baseret på dataene fra forsøg på modellering i hunmus af type B6CF1-tumorer i Gardera-kirtlen, som blev udført fra 1985 til 2016. Designet af disse eksperimenter svarer til de antagede betingelser for kosmisk stråling: dyrene blev bestrålet samtidig med flere (mere end fire) typer partikler i lave (op til 0,2 opvarmende) doser. For at forudsige spor og vækst af beskadiget væv ved lave doser ekstrapolerede forfatterne en NASA-model.
Forudsagt antal celler, der er følsomme over for deterministiske (TE) og stokastiske (NTE) effekter af kosmiske stråler, afhængigt af ladningsantallet af partikler pr. År (i en dybde på fem centimeter fra kropsoverfladen og bag aluminiumoverfladen). Røde trekanter svarer til antallet af celler, der potentielt udsættes for delta-stråler med en dosis på mindre end 0,1 mg / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Ved hjælp af risikofunktionen beregnet de dynamikken i patologi under hensyntagen til typen og fluensen (overførsel) af stråling, partikelladning og kinetisk energi pr. Kropsvægt. Under eksponeringen blev der taget et år med en absorberet dosis på op til 0,2 g. Analysen viste, at stokastiske virkninger forudsiger tumorvækst meget bedre ved lave stråledoser (mindre end 0,1 grå). Modellen er i overensstemmelse med eksperimenter: når mere end en tung ion, såsom jern-56, virker på kernen i en sund celle, accelererer progressionen af sygdommen dramatisk. Desuden modtager celler, der ikke har gennemgået den primære, ifølge beregninger små doser af sekundær (delta-elektroner) stråling.
På trods af lave doser, op til 10 mg, har sekundær stråling en markant større effekt på naboceller end man troede, siger forskere. Ifølge dem tyder generelt på, at stokastiske virkninger ved lang eksponering for lave doser kosmisk stråling er en dobbelt eller mere stigning i kræftrisiko sammenlignet med kendte værdier. Af hensyn til fremtidige bemande missioner kræver vurderingsmodellerne yderligere forskning.
Artiklen blev offentliggjort i Scientific Reports.
Salgsfremmende video:
Denis Strigun