تشعشعات کهکشانی می تواند باعث انحطاط مغز شود

فهرست مطالب:

تصویری: تشعشعات کهکشانی می تواند باعث انحطاط مغز شود

تصویری: تشعشعات کهکشانی می تواند باعث انحطاط مغز شود
تصویری: 😂😂😂 مازندران مازندران لک لکو لیک لکو 2024, مارس
تشعشعات کهکشانی می تواند باعث انحطاط مغز شود
تشعشعات کهکشانی می تواند باعث انحطاط مغز شود
Anonim
تشعشعات کهکشانی می تواند باعث انحطاط مغز شود
تشعشعات کهکشانی می تواند باعث انحطاط مغز شود

تیمی از محققان مرکز پزشکی دانشگاه روچستر (URMC) در نیویورک نتایج تحقیقات خود را اعلام کردند. به عنوان مثال ، فضانوردان طولانی مدت در فضا ، به عنوان مثال ، هنگام پرواز به مریخ ، می توانند به دلیل تابش کهکشانی به مشکلات سلامتی منجر شوند. به ویژه ، به انحطاط مغز ، و احتمالاً حتی شروع بیماری آلزایمر

تصویر
تصویر

پیشتر ، در سال 2012 ، نتایج مشابهی توسط دانشمندان روسی گزارش شده بود. همانطور که ناتالیا تریاوا در روزنامه Ploshchad Mira می نویسد ، اگر در یک مأموریت مریخی با یک فضاپیمای مدرن پرواز کنید ، پرواز حداقل 500 روز به طول می انجامد. در طول این مدت ماموریت فضایی ، سلامت فضانوردان می تواند بطور برگشت ناپذیری از بین برود.

نتایج مطالعات رادیوبیولوژیست ها و فیزیولوژیست های روسی که در م Instituteسسه مشترک تحقیقات هسته ای (JINR) در جلسه ملاقات دفتر دپارتمان فیزیولوژی و پزشکی بنیادی آکادمی علوم روسیه مورد بحث قرار گرفت ، بر این امر اثبات می شود.

دانشمندان بزرگترین خطر را در تشعشعات کهکشانی می بینند: این می تواند بینایی و عقل را از فرد سلب کند ، بدون آن رسیدن به هدف یا بازگشت به خانه امکان پذیر نیست.

اظهارات محققان در مورد خطر یون های سنگین برای بدن فضانوردان حدسی نیست ، آنها بر اساس داده های آزمایش شتاب دهنده با حیوانات انجام شده در آزمایشگاه زیست شناسی تابشی موسسه مشترک تحقیقات هسته ای (LRB JINR) در همکاری با م Instituteسسه مشکلات زیست پزشکی آکادمی علوم روسیه (IMPB RAS) ، م Instituteسسه بیوشیمی RAS (IBCh RAS) و با همکاری زیست شناسان آژانس ملی فضایی آمریکا (ناسا).

یون های سنگین تر از پروتون ها هستند

در اعماق فضا - فراتر از میدان مغناطیسی زمین - تابش خطرناک کیهانی که از اعماق کهکشان سرچشمه می گیرد در کمین انسان است.

میخائیل پاناسیوک ، مدیر موسسه تحقیقاتی Skobeltsyn فیزیک هسته ای (SINP MSU). هسته های برهنه توضیح می دهد: پرتوهای کیهانی کهکشان جریانی از ذرات ابتدایی هستند - یونهای سبک و سنگین. دلیل این امر تعامل با ماده در این فرآیند است. انتقال آنها در جهان. شایع ترین عنصر پرتوهای کیهانی هیدروژن است ، یون های آن پروتون هستند. این ذرات در امواج ضربه ای - بقایای انفجارهای ابرنواختر شتاب می گیرند. چنین ستاره هایی در کهکشان ما منفجر نمی شوند. بیشتر از 30 بار یک بار -50 سال.

شار ذرات پرتوهای کیهانی کهکشانی ثابت است ، برخلاف پرتوهای کیهانی خورشیدی که در طول شعله های خورشیدی در خورشید یا در محیط بین سیاره ای ایجاد می شوند. به همین دلیل ، سهم کل پرتوهای کیهانی خورشید در مدت زمان طولانی ناچیز است. اما در طول شعله های خورشیدی (برای چند ساعت ، چند روز) ، شار پرتوهای کیهانی خورشید می تواند از شار پرتوهای کیهانی کهکشانی فراتر رود. علاوه بر این ، انرژی ذرات پرتوهای کیهانی خورشید ، به عنوان یک قاعده ، کمتر از ذرات پرتوهای کیهانی کهکشانی است. همچنین پرتوهای کیهانی فرا کهکشانی از دیگر کهکشان ها وارد کهکشان ما می شوند. انرژی آنها بیشتر از پرتوهای کیهانی کهکشانی است ، اما شارها بسیار کمتر است. اشعه های کیهانی دارای طیف وسیعی از انرژی هستند: از 106 (1 مگا ولت) تا 1021 ولت (1 ZeV).

طیف سنج های جرمی انرژی نصب شده بر روی ماهواره های تحقیقاتی فضایی ترکیب پرتوهای کیهانی را ثبت کردند. مشخص شد که کمی کمتر از یک درصد از کل ذرات تابش کهکشانی ، یونهای سنگین با انرژی 300 - 500 مگا الکترون ولت بر نوکلئون - هسته عناصر شیمیایی سنگین هستند. بخشی از یونهای سبک و سنگین تابش کهکشانی حاوی بیشتر یونهای کربن ، اکسیژن و آهن است - از این عناصر پایدار ، هسته های ستاره ای در نتیجه تکامل ستارگان تشکیل می شوند.

نتایج اندازه گیری ماهواره های فضایی مبنایی برای محاسبات بیشتر مدل بود که نشان داد در خارج از مغناطیس کره زمین ، حدود 105 یون سنگین در هر سانتیمتر مربع مساحت در سال و حدود 160 ذره با بار Z بزرگتر از 20 در هر بار سقوط می کنند. هر روز فقط تعداد آنها در سانتی متر مربع از سطح بدن فضانورد سقوط می کند.

یونهای سنگین فضایی آنقدر پرانرژی هستند که پوست یک فضاپیمای مدرن را در فضا "سوراخ" می کنند ، مانند گلوله های توپ که ابریشم خوب را بمباران می کند. دانشمندان آزمایشگاه زیست شناسی تابشی در JINR دریافته اند که چگونه می تواند به سلامت پیام رسانان زمین در یک سفر طولانی آسیب برساند.

به مریخ - با لمس؟

Evgeny Krasavin ، مدیر عضو آکادمی علوم روسیه ، JINR LRB ، می گوید: "ما موفق شدیم بفهمیم چرا دوزهای یکسان تابش های مختلف (شار یون سنگین ، نوترون ، تابش گاما) باعث ایجاد اثرات متفاوت بر روی سلول های زنده می شود." هر دو با ویژگی های فیزیکی تابش و خواص بیولوژیکی خود سلول زنده - توانایی آن در ترمیم آسیب DNA پس از تابش مرتبط است. در آزمایشات بر روی شتاب دهنده های سنگین یون ، ما متوجه شدیم که شدیدترین آسیب DNA تحت تأثیر یونهای سنگین. اشعه (یک پرتو فوتون) و یک پرتو یونهای سنگین را می توان چنین تصور کرد: شلیک یک تیر کوچک از یک اسلحه به دیوار به دلیل اشعه ایکس آسیب است ، و شلیک گلوله توپ به همان دیوار تخریب است از یک یون سنگین به میزان قابل توجهی انرژی خود را در واحد از دست می دهند بیشتر از پسر عموهای سبک تر آنها. به همین دلیل است که با عبور از سلول ، یک یون سنگین در راه خود باعث تخریب بزرگی می شود. هنگامی که یک ذره سنگین از هسته سلول عبور می کند ، ضایعات "نوع خوشه ای" با شکستن چند پیوند شیمیایی در قطعه DNA ایجاد می شود. آنها انواع مختلفی از آسیب شدید کروموزومی را در هسته سلول ایجاد می کنند."

علاوه بر این ، منطق استدلال دانشمندان به شرح زیر بود. یونهای هیدروژن (پروتون) با انرژی 200 - 300 مگا الکترون ولت / نوکلئون زمان دارند تا قبل از کاهش کامل مسیر 11 سانتی متری را در آب طی کنند بدن انسان 90٪ آب است. با جمع بندی این نتیجه به بدن انسان زنده ، به این نتیجه می رسیم: حتی یون های سبک در راه خود می توانند به هزاران سلول بدن ما آسیب برسانند. در مورد یونهای سنگین با بار بیش از 20 ، باید نتیجه ای تأسف بارتر برای سلامتی انتظار داشت.

یون های سنگین کهکشان به شدت و تهدید کننده حیات کدام اندام های انسانی را می تواند آسیب ببیند؟

- اگر در مورد تکثیر فعال - تجدید سریع - بافتهای بدن مانند خون یا پوست فکر می کنید ، آسیب آنها به دلیل خواص طبیعی به سرعت بهبود می یابد ، - مدیر LRB JINR یوگنی کراساوین توضیح می دهد. - اما در بافتهای ایستا - سیستم عصبی مرکزی ، چشمها ، که توانایی طبیعی برای ترمیم سریع آسیب را ندارند ، جریان مداوم یونهای سنگین دارای اثر مضر لایه بندی شده و باعث مرگ منظم سلولها می شود. اما سیستم عصبی مرکزی و چشم "چیپس" کنترل کننده بدن ما هستند.

در آزمایش بر روی حیوانات در دوبنا ، گروهی از رادیولوژیست ها به سرپرستی آکادمی آکادمی علوم روسیه میخائیل استرووسکی مکانیسم های تأثیر یون های سنگین بر ساختار چشم - عدسی ، شبکیه و قرنیه را مطالعه کردند. در شتاب دهنده های JINR ، موش ها و محلول های کریستالین (پروتئین) عدسی آنها با پرتوهای 100-200 مگاولت پروتون تحت تابش قرار گرفتند.

آکادمیک استروفسکی در سخنرانی خود در جلسه بازدید دفتر دپارتمان ریاضیات و مکانیک فیزیکی آکادمی روسیه گفت: "عدسی چشم انسان و مهره داران 90 درصد از بلورهای آلفا ، بتا و گاما تشکیل شده است." علوم. ساختار و وزن مولکولی. قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش یا تابش می تواند باعث تجمع کریستالین ها شود - ظاهر الیاف مات در عدسی. در نتیجه تجمع ، کنگلومراتهای بزرگ پراکندگی نور ایجاد می شود که منجر به کدر شدن عدسی می شود ، یعنی توسعه آب مروارید. عبور از لنز چشم ، حتی یونهای سنگین پس از مدتی ، می توانند باعث کدر شدن آن شوند.

بازگشت به زمین به عنوان Homo sapiens

حداقل همه رادیوبیولوژیست ها تاثیر مخرب یونهای سنگین بر سیستم عصبی مرکزی را مطالعه کرده اند. به گفته کارشناسان ناسا ، در مأموریت مریخ از 2 تا 13 درصد از سلول های عصبی حداقل یک یون آهن عبور می کند. و هر سه روز یک پروتون از طریق هسته هر سلول بدن پرواز می کند. بنابراین ، خطر جدی نقض برگشت ناپذیر واکنش های رفتاری خدمه کشتی وجود دارد. این مأموریت کلی را به خطر می اندازد. مغز یک ابزار بسیار ظریف است و اختلال در قسمتهای کوچکی از آن می تواند منجر به از بین رفتن عملکرد کل ارگانیسم شود ، همانطور که در افرادی که دچار سکته مغزی شده اند یا در افرادی که از بیماری آلزایمر رنج می برند ، چنین است.

در آزمایشگاه تابش فضایی ناسا در بروکهاون ، با استفاده از پرتو یونهای آهن که به انرژی 1 GeV / nucleon تسریع می شود ، تابش کهکشان بر روی پیش شتاب دهنده سنگین سنگین برخورددهنده RHIC در آزمایشگاه ملی بروکهاون شبیه سازی شد. آزمایش موش "آزمایش شناختی" نامیده شد. یک منطقه جامد کوچک در یک استخر مدور زیر یک لایه نازک از آب مات قرار داده شد. موش های آزمایشگاهی - ابتدا سالم و سپس با پرتوهای یون آهن تحت تابش قرار گرفتند - به داخل این استخر پرتاب شدند و تحت نظارت قرار گرفتند که چگونه حیوانات می توانند این منطقه را به سرعت بیابند و به آن صعود کنند. موش های سالم به سرعت محل را پیدا کردند و در کوتاه ترین مسیر به سمت آن رفتند. تابش با یونهای سنگین عملکردهای شناختی (توانایی یادگیری) حیوانات را به طرز چشمگیری تغییر داد. یک ماه پس از تابش ، رفتار موش ها به طرز چشمگیری تغییر کرد. او طفره رفت ، استخر را برای مدت طولانی دور زد ، تا اینکه تقریباً به طور تصادفی موفق شد زمین محکم زیر پایش را احساس کند. توانایی های فکری این حیوان به شدت مختل شد. هنگامی که موش ها با اشعه ایکس و تابش گاما تحت تابش قرار گرفتند ، چنین اثری مشاهده نشد.

محققان می گویند برای نشان دادن پیامدهای احتمالی تابش بدن انسان با یون های سنگین ، لازم است که مدل خطر کیهانی بر نخستی ها "بازی" شود. با این وجود ، آسیب ناشی از تابش های کهکشانی از یون های سنگین که در جوندگان آشکار می شود ، به اندازه کافی قانع کننده است که هنگام برنامه ریزی برای اعزام افراد به پرواز طولانی به مریخ ، در مورد آن فکر نکنید.

چگونه از مشکلات جلوگیری کنیم

از آنچه امروزه فیزیکدانان و زیست شناسان می دانند ، نتیجه می گیرد که نمی توان در طی بیش از یک سال سفر به مریخ ، خطر آسیب اشعه به فضانوردان را به صفر رساند. روش هایی برای کاهش این خطر تا کنون در قالب ایده وجود دارد.

ایده اول: برنامه ریزی برای پرواز به مریخ در حداکثر چرخه خورشیدی. در این زمان ، شار پرتوهای کیهانی کهکشانی کمتر خواهد بود زیرا میدان مغناطیسی بین سیاره ای منظومه شمسی مسیر پرتوهای کیهانی کهکشانی را خم می کند و به دنبال کاهش شدت ذرات آنها و ذرات "جارو" با انرژی است. کمتر از 400 مگا الکترون ولت / نوکلئون از منظومه شمسی

ایده دوم: کاهش قابل توجه دوزهای تشعشع ناشی از تابش کهکشانی با استفاده از حفاظت قابل اعتماد از کشتی و ایجاد یک محفظه ویژه در ساختار کشتی با حفاظت قوی تر از جریانهای قوی باد غیرقابل پیش بینی خورشیدی.انواع جدیدی از مواد محافظ در حال توسعه هستند که از آلومینیوم فعلی م effectiveثرتر هستند ، به عنوان مثال ، پلاستیک های حاوی هیدروژن مانند پلی اتیلن. با کمک آنها می توان حفاظتی ایجاد کرد که بتواند دوز تابش را به میزان 30 تا 35 درصد در ضخامت 7 سانتی متر کاهش دهد. درست است ، دانشمندان معتقدند که این کافی نیست ، ضخامت لایه محافظ باید افزایش یابد. و اگر کار نمی کند ، مدت پرواز را به میزان قابل توجهی کاهش دهید - مثلاً حداقل به 100 روز. صد روز رقمی است که تا کنون فقط به صورت شهودی توجیه شده است. اما در هر صورت ، شما باید سریعتر پرواز کنید.

ایده سوم: در اختیار خلبانان فضاپیمای مریخ داروهای م -ثر ضد تابش که می توانند پیوندهای بین پروتئین های DNA را به میزان قابل توجهی تقویت کرده و آسیب پذیری آنها را در برابر بمباران سنگین یونی کاهش دهند.

ایده چهارم ایجاد میدان مغناطیسی مصنوعی در اطراف فضاپیما ، مشابه میدان مغناطیسی زمین است. پروژه ای از یک آهنربای مغناطیسی ابررسانا وجود دارد که در داخل و خارج آن میدان به صفر می رسد تا به سلامت فضانوردان آسیب نرساند. میدان قدرتمند چنین آهن ربایی باید بخش بزرگی از پروتون ها و هسته های کیهانی را از فضاپیما منحرف کند و در طول سفر به مریخ ، دوز تابش را 3 تا 4 برابر کاهش دهد. نمونه اولیه چنین آهنربایی قبلاً ایجاد شده است و در آزمایشی برای بررسی اشعه های کیهانی در ایستگاه فضایی بین المللی مورد استفاده قرار می گیرد.

با این حال ، تا زمانی که ایده های محافظت از خدمه مریخ تجسم خود را پیدا نکرده باشند ، رادیوبیولوژیست ها می گویند تنها یک راه چاره وجود دارد: انجام مطالعات دقیق رادیوبیولوژیکی در شرایط زمینی بر روی شتاب دهنده های یون سنگین ، که در شرایط زمینی امکان شبیه سازی اثر مخرب هسته های سنگین پرانرژی که از اعماق کهکشان سرچشمه می گیرند. از جمله این شتاب دهنده های منحصر به فرد می توان به Nuclotron آزمایشگاه فیزیک انرژی بالا JINR و مجموعه برخورد کننده NICA که بر اساس آن ایجاد شده است اشاره کرد. دانشمندان امید زیادی به قابلیت های این تاسیسات دارند.

و اگر ما برای پرواز به مریخ عجله داریم ، یا زمان ساخت سفینه های فضایی سریعتر است ، یا این که رویاهای پروازهای سرنشین دار را در حال حاضر در اعماق فضا رها کنیم. بگذارید روبات ها فعلاً سفر کنند.

توصیه شده: