Susana Zanello on asiantuntija ihmisten sopeuttamisessa avaruuselämään. Kutsuttuaan vieraaksi Ecole Federal Lausannessa (EPFL) hän kertoi näkökulmastaan etsintään, avaruustutkimukseen, tuleviin Mars-matkoihin ja muuhun. Julkaisemme haastattelun Phys.org-sivustossa.
Avaruusmatkat vaikuttavat ihmiskehoon paljon voimakkaammin kuin luulemme. Susana Zanello on erikoistunut näihin vaikutuksiin. Biologi hän työskentelee NASAn työtä tukevassa Houstonin avaruuselämän tiedeosastossa. Sen tehtävänä on tutkia ihmisen sopeutumista avaruuselämään, tunnistaa siihen liittyvät riskit ja kehittää vastatoimenpiteitä astronauttien terveyden ylläpitämiseksi tiedustelutehtävissä.
Kuinka tämä EPFL-oleskelu auttaa tutkimustasi?
Tulin tänne oppimaan lisää pienoiskoosta ja keräämään joitain ideoita. Avaruuslääketieteessä tarvitsemme pienikokoisia laitteita, jotka mahdollistavat lennon analyysit ja reaaliaikaisen terveydentilan seurannan: syke, verenpaine, hengitysnopeus ja astronauttien lämpötila. Lisäksi koko miehistölle on oltava jokin tapa kerätä terveystietoja. Tämä on tärkeä asia, koska avaruudessa on paljon rajoituksia: käytettävissä oleva tila, miehistön aika, viemiemme esineiden paino. Etsimme siis uusia mikro- ja nanoteknologioita pienempien ja parempien laitteiden luomiseksi.
Mitkä ovat avaruuden lennon tärkeimmät ilmenemismuodot kehossa?
Asuminen maan ulkopuolella on haastavaa. Evoluutioprosessissa elämä on sopeutunut tälle planeetalle. Avaruudessa yksi suurimmista riskeistä on mikropainovoima - painovoiman puuttuminen. Ilmeinen seuraus on luun mineraalitiheyden menetys. Siellä ei vain tarvitse taistella jatkuvasti painovoiman kanssa, kuten me maan päällä.
Luurangon ei siis yksinkertaisesti tarvitse tukea meitä. Ihmiskeho alkaa sopeutua vähentämällä luumatriisin tiheyttä ja käsittelemällä kalsiumia eri tavalla. Tämä johtaa luun menetykseen, mikä lisää murtumien riskiä palatessasi maahan ja munuaiskiviä.
Kosminen säteily on toinen suuri riski elämälle avaruudessa. Maan magneettikenttä on tehokas kilpi, joka estää useimpien suurenergisten hiukkasten pääsyn planeetan pinnalle. Van Allenin vyöiden ulkopuolella tai muilla planeetoilla meitä pommitetaan jatkuvasti voimakkailla aurinkoprotoneilla ja galaktisilla kosmisilla säteillä.
Mainosvideo:
On vahvaa näyttöä siitä, että ne voivat kulkea kehomme läpi ja olla vuorovaikutuksessa DNA: n kanssa. Pitkällä aikavälillä DNA-muutoksiin, syövän esiintymiseen liittyy riski, joten tarvitaan vakavaa tutkimusta.
Onko työsi keskittynyt astronauttien näkemyksen muutoksiin?
2000-luvun alussa aloimme havaita astronauttien näöntarkkuuden heikkenemistä sen jälkeen, kun he olivat viettäneet aikaa ISS: llä, kansainvälisellä avaruusasemalla. Lisätutkimukset osoittivat muutoksia silmien muodossa, silmämunan tasoittumista ja silmän takaosan paksuuntumista näköhermon alussa. 60% astronauteista kokee näön heikkenemisen, joissakin tapauksissa se on peruuttamatonta. Siksi NASA pitää tätä ensisijaisena terveysriskinä.
Mikä aiheuttaa näön menetyksen?
Mielestämme tämä johtuu nesteiden siirtymisestä kehossa. Maapallolla nesteillä on taipumus liikkua kohti jalkoja. Heidän liike ja venttiilit jalkasuonissamme auttavat pumppaamaan verta takaisin sydämeen. Mikropainopisteessä tätä järjestelmää ei enää tarvita, ja neste pumpataan sen sijaan pään.
Tämä johtaa turvotettujen kasvojen ja kanan jalkojen esiintymiseen sekä mahdollisesti lisääntyneeseen kallonsisäiseen paineeseen. Tutkijat olettavat, että kun aivo-selkäydinnesteen paine nousee, se muuttaa silmien painetta, mikä vaikuttaa näöntarkkuuteen.
Millaista tutkimusta aiot tehdä tulevaisuudessa?
Sopeutumisessa on fysiologisia merkkejä, joita voimme havaita, samoin kuin niitä, jotka ovat niiden taustalla molekyylitasolla. Geenit voivat ilmetä avaruudessa eri tavoin, mikä johtaa tiettyihin fysiologisiin muutoksiin. Tällä hetkellä tekemäni tutkimuksen pitäisi vastata näihin kysymyksiin. Mutta sitten taas on monia rajoituksia kokeiluille avaruudessa.
Nyt astronautit elävät siellä jopa kuusi kuukautta, ja vain kaksi heistä päätti yhden vuoden lähetystyöstä. Mutta kun puhumme muista kaukaisista kohteista, kuten Mars, se puhuu pitkien tehtävien tarpeesta. Selvittääksemme, mitä tällaisilla matkoilla voi tapahtua, meidän on suoritettava kokeita paitsi ISS: llä myös avaruusasemien maanpäällisillä analogeilla alustoilla, jotka simuloivat avaruusolosuhteita.
Mitkä ovat Marsiin matkustamisen tärkeimmät haasteet?
Tällainen tehtävä kestää vähintään kolme vuotta. Ensimmäinen riski on fysiologinen. Sen mittaamiseksi meidän on otettava huomioon kesto, etäisyys, eristäytyminen, rajoitettu määrä ihmisiä, korkean stressin aiheuttama stressi ja onnistumisen paine. Kun saavut Marsille, on parempi: osittainen painovoima. Luut stimuloituvat välittömästi ja luun tiheyden lasku vähenee. Mutta jälleen kerran, astronautit kohtaavat pinnalla korkean energian säteilyn vaaran. Puhumattakaan ankarasta ilmastosta, pölystä ja hyvän ruoan tarpeesta.
Entä muut planeetat?
Tietenkin olemme alkaneet miettiä kauempana olevia esineitä, kuten Jupiterin kuu Europa, josta löydettiin vettä. Mutta hän on paljon kauempana. Lisäksi uskokaa tai älkää, vaikka Mars näyttää olevan kuollut planeetta, se on silti suhteellisen ystävällinen muuhun verrattuna. Sen koko ja kierto ovat samanlaisia kuin Maan. Päivä kestää melkein 24 tuntia. Tämä on tärkeää ihmisille, jotka ovat tottuneet elämään tällaisissa olosuhteissa. Esimerkiksi eläminen planeetalla 10 tunnin päivien kanssa voi aiheuttaa keholle monia haittavaikutuksia.
Olemmeko liian tottuneet maallisiin olosuhteisiin lentääksesi avaruuteen?
Kokemus osoittaa, että voimme sopeutua uuteen ympäristöön. Tietysti aina on tiettyjä riskejä. Meidän on määritettävä huolellisesti näiden mahdollisten riskien tasot. Mutta emme voi sivuuttaa ihmisten etsinnän janoa. Jopa suurella riskillä on aina joku, joka haluaa kiirehtiä uuteen ja tuntemattomaan.