Американските учени стигнаха до извода, че класическите модели за оценка на онкогенността на галактическите космически лъчи подценяват техните стохастични ефекти при продължително време на излагане.
Пилотираните космически мисии представляват висок риск за здравето на екипажа. По този начин микрогравитацията може да влоши зрението, а космическите лъчи могат да провокират рак. С разстоянието от нискоземната орбита и радиационния пояс, например, като част от колонизацията на Марс, радиационната енергия и, като следствие, вероятността от радиационна болест, очевидно, ще се увеличи. Освен това подобни програми не предвиждат краткосрочно изпълнение: една група космонавти ще се нуждае от повече от 900 дни, за да изучи Червената планета. Затова учените търсят възможности да предскажат ефектите, които галактическите космически лъчи могат да имат върху човешкото тяло.
Оценката на такъв риск е свързана с редица ограничения. Първо, не е ясно как влиянието на радиацията в космоса е свързано със състава на излъчването. По-специално, ефектът върху живите организми и линейният пренос на тежки йони с ниска енергия, но с висока интензивност - хелиеви частици, протони и делта електрони, остава недостатъчно проучен. Второ, съществуващите модели, включително НАСА, са проектирани да разкрият преките ефекти на радиацията. Те позволяват да се предскаже детерминиран резултат, свързан с определен праг на дозата. Стохастичните ефекти са по-малко описателни, въпреки че могат да се появят дори след няколко години.
В новата работа специалисти от Университета в Невада са изградили първия структурен модел на следите от частици от галактическо космическо излъчване и техните стохастични ефекти в рамките на разпространението на раковите клетки. Изчисленията се основават на данните от експерименти за моделиране при женски мишки от тумори от тип B6CF1 на жлезата Гардера, които са проведени от 1985 г. до 2016 г. Дизайнът на тези експерименти съответства на предполагаемите условия на космическо излъчване: животните се облъчват едновременно с няколко (повече от четири) вида частици при ниски (до 0,2 затоплящи) дози. За да предскажат следите и растежа на увредената тъкан при ниски дози, авторите екстраполират модел на НАСА.
Прогнозиран брой клетки, чувствителни към детерминистични (ТЕ) и стохастични (NTE) ефекти на космическите лъчи, в зависимост от броя на заряда на частиците годишно (на дълбочина пет сантиметра от повърхността на тялото и зад алуминиевата повърхност). Червените триъгълници съответстват на броя на клетките, потенциално изложени на делта лъчи с доза по-малка от 0,1 милиграма / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Използвайки рисковата функция, те изчислиха динамиката на патологията, като взеха предвид вида и флуенцията (пренасянето) на радиация, заряд на частиците и кинетична енергия на телесно тегло. По време на експозицията се приема една година с абсорбирана доза до 0,2 g. Анализът показа, че стохастичните ефекти прогнозират растежа на тумора много по-добре при ниски дози радиация (по-малко от 0,1 сиви). Моделът е в съответствие с експериментите: когато повече от един тежък йон, като желязо-56, действа върху ядрото на здрава клетка, прогресията на болестта рязко се ускорява. Освен това клетките, които не са претърпели първичното, според изчисленията, получават малки дози вторично (делта-електрони) лъчение.
Въпреки ниските дози, до 10 милиграма, вторичното лъчение има значително по-голям ефект върху съседните клетки, отколкото се смяташе, смятат учените. Според тях като цяло стохастичните ефекти с продължително излагане на ниски дози космическа радиация предполагат двукратно или повече увеличение на риска от рак в сравнение с известните стойности. В интерес на бъдещите командировани мисии, моделите за оценка изискват допълнително проучване.
Статията е публикувана в Scientific Reports.
Промоционално видео:
Денис Стригун