Amerikkalaiset tutkijat ovat tulleet siihen tulokseen, että klassiset mallit galaktisten kosmisten säteiden onkogeenisyyden arvioimiseksi aliarvioivat niiden stokastiset vaikutukset pitkillä altistusaikoilla.
Miehitetyt avaruusmatkat aiheuttavat suuren riskin miehistön terveydelle. Siten mikrogravitaatio voi heikentää näköä, ja kosmiset säteet voivat provosoida syöpää. Kun etäisyys maapallon kiertoradalta ja säteilyvyöstä, esimerkiksi osana Marsin kolonisaatiota, säteilyenergia ja sen seurauksena säteilysairauden todennäköisyys kasvaa, ilmeisesti. Samanaikaisesti tällaiset ohjelmat eivät sisällä lyhytaikaista toteuttamista: Yksi kosmonautien ryhmä tarvitsee yli 900 päivää punaisen planeetan tutkimiseen. Siksi tutkijat etsivät mahdollisuuksia ennustaa galaktisten kosmisten säteiden vaikutuksia ihmiskehoon.
Tällaisen riskin arviointiin liittyy useita rajoituksia. Ensinnäkin on epäselvää, kuinka säteilyn vaikutukset avaruudessa liittyvät säteilyn koostumukseen. Erityisesti vaikutusta eläviin organismeihin ja matalan energian, mutta korkean intensiteetin raskaiden ionien lineaariseen siirtoon, mutta korkean intensiteetin - heliumpartikkeleihin, protoneihin ja deltaelektroneihin - ei ole vielä tutkittu riittävästi. Toiseksi olemassa olevat mallit, mukaan lukien NASA, on suunniteltu paljastamaan säteilyn suorat vaikutukset. Niiden avulla voidaan ennustaa deterministinen tulos, joka liittyy tiettyyn annoskynnykseen. Stokastiset vaikutukset ovat vähemmän kuvaavia, vaikkakin ne voivat ilmetä jopa usean vuoden kuluttua.
Uudessa työssä Nevadan yliopiston asiantuntijat ovat rakentaneet ensimmäisen rakenteellisen mallin galaktisen kosmisen säteilyhiukkasten jäljistä ja niiden stokastisista vaikutuksista syöpäsolujen leviämisen puitteissa. Laskelmat perustuivat Gardera-rauhanen B6CF1-tyypin kasvainten naarashiirien mallintamiskokeisiin, jotka tehtiin vuosina 1985-2016. Näiden kokeiden suunnittelu vastaa kosmisen säteilyn oletettuja olosuhteita: eläimiä säteilytettiin samanaikaisesti useiden (yli neljän) tyyppisten partikkeleiden kanssa pienillä (jopa 0,2 lämpenemisellä) annoksilla. Ennustamaan vaurioituneen kudoksen jälkiä ja kasvua pieninä annoksina, kirjoittajat ekstrapoloivat NASA-mallin.
Ennustettu kosteussäteiden deterministisille (TE) ja stokastisille (NTE) vaikutuksille herkkä solujen lukumäärä riippuen hiukkasten latausmäärästä vuodessa (viiden senttimetrin syvyydessä ruumiin pinnasta ja alumiinipinnan takana). Punaiset kolmiot vastaavat niiden solujen lukumäärää, jotka ovat mahdollisesti alttiita deltasäteille alle 0,1 milligramman annoksella / © Francis A. Cucinotta ym., Scientific Reports, 2017
Riskifunktion avulla he laskivat patologian dynamiikan ottaen huomioon säteilyn tyypin ja fluenssin (siirtymisen), hiukkasten varauksen ja kineettisen energian ruumiinpainoa kohti. Valotuksen aikana otettiin yksi vuosi absorboituneella annoksella, joka oli korkeintaan 0,2 g. Analyysi osoitti, että stokastiset vaikutukset ennustavat kasvaimen kasvua paljon paremmin pienillä säteilyannoksilla (alle 0,1 harmaata). Malli on yhdenmukainen kokeiden kanssa: kun useampi kuin yksi raskas ioni, kuten rauta-56, vaikuttaa terveen solun ytimeen, sairauden eteneminen kiihtyy dramaattisesti. Lisäksi solut, joille ei ole tehty primaarista, laskelmien mukaan saavat pieniä annoksia sekundaarista (deltaelektroneja) säteilyä.
Huolimatta alhaisista annoksista, jopa 10 milligrammaan, sekundaarisella säteilyllä on huomattavasti suurempi vaikutus naapurisoluihin kuin luultiin, tutkijat sanovat. Heidän mukaansa stokastiset vaikutukset pitkällä altistumisella pienille kosmisen säteilyannoksen annoksille viittaavat syöpäriskin kaksinkertaiseen tai enemmän nousuun tunnettuihin arvoihin verrattuna. Tulevien miehitettyjen virkamatkojen kannalta arviointimallit vaativat lisätutkimusta.
Artikkeli on julkaistu tieteellisessä raportissa.
Mainosvideo:
Denis Strigun