في تجربة فكر آينشتية مشهورة تسمى مفارقة التوأم ، فإن التوأم الذي انطلق في رحلة دائرية عبر الفضاء سوف يشيخ ببطء أكبر مقارنة بالتوأم الذي تركه المنزل على الأرض ، نتيجة تمدد الوقت عند السفر بالقرب من سرعة الضوء.
لكن العلماء الذين يدرسون رواد فضاء ناسا في سيناريو واقع حقيقي وجدوا العكس إلى حد ما: ربما يكون عمر رائد الفضاء سكوت كيلي قد قضى بسرعة أكبر بقليل نتيجة مهمته التي استمرت لمدة عام في محطة الفضاء الدولية (ISS) مقارنة مع شقيقه المقيم على الأرض ، مارك.
ضع في اعتبارك أن نظريات ألبرت أينشتاين للفيزياء آمنة ؛ سكوت كيلي لم يكن يسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء. القضية هي الحقيقة البيولوجية التي مفادها أن الحياة في المدار - مع مخاطر مثل الإشعاع ، والجاذبية الصغرى ، وقلة النوم والظروف الضيقة - يمكن أن تؤثر سلبًا على الجسم ، مما يسرع عملية الشيخوخة وربما يزيد من خطر الإصابة بالسرطان.
لحسن حظ سكوت كيلي وجميع الأرواح الشجاعة الأخرى التي تغامر بالفضاء ، لا تبدو هذه التأثيرات السيئة شديدة ويبدو أن الجسم قادر على التعافي في الغالب ، وفقًا لأدق تحليل لدراسة التوائم لوكالة ناسا ، التي نُشرت اليوم (أبريل 11) في مجلة العلوم.
دراسة التوائم لوكالة ناسا
كانت فرصة دراسة التوائم المتطابقة الوحيدة المعروفة ، ناهيك عن الأشقاء ، الذين سافروا إلى الفضاء كبيرًا جدًا على ناسا. طار مارك في أربع بعثات فضائية لوكالة ناسا ، استمرت كل منها أقل من أسبوعين ، وتقاعد في عام 2011.
طار سكوت أيضًا في أربع بعثات فضائية لناسا ، وكانت الثلاث الأولى قصيرة. أما بالنسبة للمهمة الرابعة ، فقد أرسلت وكالة ناسا سكوت إلى محطة الفضاء الدولية لمدة 342 يومًا في عام 2015. وكان الهدف هو دراسة الآثار الصحية لرحلة فضائية طويلة ، على غرار الأشهر التسعة التي ستستغرقها الرحلة إلى المريخ. مع سكوت ومارك ، وجدت وكالة ناسا الاختبار المثالي والتحكم ، لأن الإخوة يشتركان في نفس الحمض النووي.
تم رصد التوائم قبل وأثناء وبعد الرحلة التي استمرت لمدة عام تقريبًا. تمثل الدراسة التي تم نشرها اليوم 10 تحقيقات منفصلة - من الأعلى إلى الأسفل ، أي من إدراك الدماغ وصحة الرؤية إلى التغيرات في بكتيريا الأمعاء - التي أجراها باحثون طبيون بيولوجيون جامعيون غير منتسبين إلى حد كبير مع وكالة ناسا.
كانت النتيجة الرئيسية هي أن سكوت تعافى في الغالب من عامه في الفضاء بعد عام كامل على الأرض. ولكن ، مع ذلك ، كانت هناك بعض الملاحظات الغريبة.
التيلوميرات والإشعاع
أثناء وجوده في المدار ، زاد طول تيلوميرات سكوت - وهي أغطية جزيئية توجد في نهاية كل كروموسوم - في الواقع ، وهي علامة على الشيخوخة العكسية. ينخفض طول التيلومير عادةً مع تقدمنا في العمر. كانت هذه أول ملاحظة مقنعة لإطالة التيلومير ، على الأرض أو في الفضاء ، وفقًا لسوزان بيلي ، أستاذة بيولوجيا السرطان الإشعاعي والأورام في جامعة ولاية كولورادو وأحد الباحثين الرئيسيين في الدراسة.
لكن بيلي قال إن سكوت فقد هذه المكاسب في الطول بمجرد عودته إلى الأرض وقد يكون في الواقع قد تعرض لتلف دائم في تيلوميراته. (من غير الواضح ما الذي سبب تيلوم سكوت في الطول في الفضاء.)
وقال بيلي لـ Live Science: "متوسط طول تيلومير سكوت بعد استقرار الرحلة إلى قرب مستويات الاختبار المبدئي". "ومع ذلك ، كان لديه العديد من التيلوميرات القصيرة بعد الرحلة أكثر مما كان عليه من قبل. وهنا أعتقد أن العواقب الصحية على المدى الطويل - ربما تكون في خطر متزايد من الشيخوخة المتسارعة أو الأمراض المرتبطة بالعمر مثل أمراض القلب والأوعية الدموية وبعض السرطانات ".
أيضا ، على الأقل بعد عام من رحلته ، كان لدى سكوت تغييرات طويلة في أنظمته لإصلاح جهاز المناعة وإصلاح الحمض النووي مقارنة مع الاختبار المبدئي.
قال كريستوفر ماسون ، الأستاذ المساعد في الفيزيولوجيا والفيزياء الحيوية في طب وايل كورنيل: "لا نعرف حتى الآن ما إذا كان جيدًا أم سيئًا ، ولكن يمكننا القول أنه يبدو أن عملية التكيف مع ظروف الأرض تستغرق بعض الوقت". في نيويورك ، وهو أيضًا باحث رئيسي في الدراسة.
قال ماسون لـ Live Science أنه من غير المعروف أيضًا ما إذا كان سكوت في خطر متزايد للإصابة بالسرطان على المدى الطويل نتيجة تعرضه للإشعاع الكوني والشمسي على متن محطة الفضاء الدولية. تم تشخيص كل من مارك وسكوت وعولجا بنجاح من سرطان البروستاتا في عام 2007 ، وهو إشارة إلى تشابههما الجيني. ومع ذلك ، وصف سكوت التهديد المحتمل للسرطان من الإشعاع الفضائي بأنه قنبلة موقوتة داخله.
السفر إلى الفضاء لفترة طويلة والصحة
قال ماركوس لوبيريتش ، أستاذ علم الأحياء الإشعاعي وإصلاح الحمض النووي في جامعة دارمشتات للتكنولوجيا في جامعة دارمشتات للتكنولوجيا ، إنه على الرغم من وجود عينة بحجم واحد فقط ، أو ربما اثنين ، فإن دراسة التوائم التابعة لوكالة ناسا لها آثار واسعة على فهم المخاطر الصحية للسفر طويل المدى في الفضاء. ألمانيا. لم يكن Löbrich جزءًا من الدراسة ولكنه شارك في كتابة مقال مصاحب منشور أيضًا في مجلة Science.
أخبر Löbrich Live Science أنه لا يُعرف الكثير عن الآثار الصحية للسفر عبر الفضاء ، لكن دراسة التوائم لوكالة ناسا اتخذت الخطوات الأولى في تحديد المخاطر. وقال إن تغيرات التيلومير ، على سبيل المثال ، يحتمل أن تكون خطيرة ويمكن أن تكون نتيجة لإشعاع الجسيمات. وقال إن جرعة الإشعاع في رحلة إلى كوكب المريخ يمكن أن تكون أعلى بخمس مرات من مهمة ISS ، لذا تحتاج وكالة ناسا إلى التفكير في طرق لحماية رواد الفضاء الذين يسافرون إلى هناك والعودة إليها.
لكن روبرت زوبرين ، خبير الإشعاع ومؤسس ورئيس جمعية المريخ ، أخبر Live Science أن دراسة NASA Twins "تدعم الحالة القائلة بأن الإشعاع ليس عرضًا لمهمات المريخ البشرية".
قدر زوبرين ، الذي لم يشارك في الدراسة ، أن جرعة الإشعاع من عام على محطة الفضاء الدولية ، المحمية جزئيًا من الإشعاع الشمسي والكوني ، ستعادل الجرعة من رحلة مدتها ستة أشهر إلى المريخ ، بأسرع سرعة طرق الدفع الحالية يمكن أن تصل بنا إلى هناك. وقال زوبرين إن حقيقة أن سكوت كيلي لم يُظهر أي تأثير سيء فوري من إقامته على مدار العام في محطة الفضاء الدولية ، كما هو الحال بالنسبة للأشخاص الآخرين الذين تعرضوا للإشعاع التراكمي المتماثل في الفضاء ، يبشر بالخير لاستكشاف المريخ.
الوصول إلى المريخ بشكل أسرع سيكون أفضل سيناريو لتقليل المخاطر الصحية. السفر بسرعة خفيفة ، مثل توأم آينشتاين ، سنصل في غضون بضع دقائق. باستثناء مثل هذا الاختراق في الدفع الخيالي ، سيتعين علينا أن نستقر على ستة إلى تسعة أشهر. بفضل سكوت ومارك كيلي ، أصبح العلماء أكثر ثقة بأن الرحلة ، مهما كانت شاقة ، لن تكون قاتلة على الأرجح.
اتبع كريستوفر Wanjek wanjek للتغريدات اليومية على الصحة والعلوم. Wanjek هو مؤلف "رواد الفضاء: كيف يستقر البشر على القمر والمريخ وما بعده" من مطبعة جامعة هارفارد ، ربيع 2020.
