ปีของสก็อตต์เคลลี่ในอวกาศอาจทำให้เขาแก่ตัวลง - แต่เขาก็ไม่เป็นไร

ในการทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียงของ Einsteinian ที่เรียกว่า twin paradox แฝดที่เริ่มทำการบินวนผ่านอวกาศจะมีอายุช้ากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ twin แฝดที่ทิ้งบ้านบนโลกซึ่งเป็นผลมาจากการขยายเวลาเมื่อเดินทางใกล้ความเร็วแสง

แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษานักบินอวกาศคู่ของนาซ่าในสถานการณ์จริงพบว่าตรงกันข้าม: นักบินอวกาศสก็อตต์เคลลี่อาจแก่เร็วขึ้นเพียงเล็กน้อยเนื่องจากการหยุดอยู่กับสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ที่ยาวนานตลอดปีเทียบกับมาร์ค

โปรดทราบว่าทฤษฎีฟิสิกส์ของ Albert Einstein นั้นปลอดภัย Scott Kelly ไม่ได้เดินทางแม้ใกล้กับความเร็วแสง ปัญหาคือความจริงทางชีวภาพที่มีชีวิตอยู่ในวงโคจร - ด้วยอันตรายเช่นการฉายรังสี, น้ำหนักตัวน้อย, การนอนหลับที่ไม่ดีและสภาพที่แออัด, - สามารถรับผลกระทบต่อร่างกาย, เร่งกระบวนการชราและอาจเพิ่มความเสี่ยงของโรคมะเร็ง

โชคดีสำหรับสกอตต์เคลลี่และวิญญาณผู้กล้าหาญอื่น ๆ ที่เข้ามาในอวกาศอาการป่วยเหล่านี้ดูเหมือนจะไม่รุนแรงนักและดูเหมือนว่าร่างกายจะสามารถฟื้นตัวได้ส่วนใหญ่ตามการวิเคราะห์อย่างละเอียดที่สุดของการศึกษาของ NASA Twins เผยแพร่วันนี้ 11) ในวารสาร Science

การศึกษาของ NASA Twins

โอกาสในการศึกษาแฝดที่เหมือนกันที่รู้จักกันเพียงอย่างเดียวพี่น้องที่มีทั้งเดินทางไปในอวกาศก็ยิ่งใหญ่เกินไปสำหรับ NASA ที่จะผ่านขึ้น มาร์คบินไปบนยานอวกาศของนาซ่าสี่ภารกิจแต่ละอันอยู่ภายใต้สองสัปดาห์และออกในปี 2554

สก็อตต์ก็บินไปบนยานอวกาศของนาซ่าสี่แห่งและสามคนแรกนั้นสั้น อย่างไรก็ตามสำหรับภารกิจที่สี่นาซ่าส่งสกอตต์ไปที่สถานีอวกาศนานาชาติเป็นเวลา 342 วันในปี 2558 เป้าหมายคือเพื่อศึกษาผลกระทบด้านสุขภาพของการบินอวกาศระยะไกลซึ่งคล้ายกับระยะเวลาเก้าเดือนที่ต้องเดินทางไปดาวอังคาร ด้วยสกอตต์และมาร์คองค์การนาซ่าพบว่าการทดสอบและการควบคุมที่สมบูรณ์แบบเพราะพี่น้องแบ่งปัน DNA เดียวกัน

ตรวจสอบฝาแฝดทั้งก่อนระหว่างและหลังการบินเกือบทั้งปี การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันนี้แสดงให้เห็นถึงการสืบสวนแยกต่างหาก 10 ครั้ง - จากบนลงล่างนั่นคือจากการรับรู้ของสมองและสุขภาพการมองเห็นจนถึงการเปลี่ยนแปลงของแบคทีเรียในลำไส้ - ดำเนินการโดยนักวิจัยด้านชีวการแพทย์

การค้นพบที่สำคัญคือสกอตต์ส่วนใหญ่หายจากปีของเขาในอวกาศหลังจากปีเต็มบนโลก แต่ที่กล่าวว่ามีข้อสังเกตสงสัยบางอย่าง

Telomeres และรังสี

ในขณะที่อยู่ในวงโคจรความยาวของ telomeres ของสก็อตต์ - ซึ่งเป็นแคปโมเลกุลที่พบในตอนท้ายของแต่ละโครโมโซม - เพิ่มขึ้นจริง ๆ แล้วเป็นสัญญาณของริ้วรอยย้อนกลับ ความยาวเทโลเมียร์มักลดลงเมื่ออายุมากขึ้น นี่เป็นครั้งแรกที่การสังเกตการณ์ที่น่าเชื่อของ telomere lengthening บนโลกหรือในอวกาศอ้างอิงจาก Susan Bailey ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยามะเร็งมะเร็งและมะเร็งวิทยาที่ Colorado State University และเป็นหนึ่งในผู้สืบสวนหลักในการศึกษา

แต่สก็อตต์สูญเสียความได้เปรียบเหล่านี้เมื่อเขากลับมาสู่โลกและในความเป็นจริงอาจมีความเสียหายยาวนานต่อผู้ใช้โทรศัพท์ของเขา Bailey กล่าว (ยังไม่ชัดเจนว่าอะไรทำให้สมาร์ทโฟนของสกอตต์ต้องยืดตัวในอวกาศ)

“ ความยาว telomere โดยเฉลี่ยของสก็อตต์หลังจากการบินเสถียรจนถึงระดับ preflight ของเขา” Bailey กล่าวกับ Live Science "อย่างไรก็ตามเขามี telomeres สั้น ๆ อีกมากมายหลังจากบินมาก่อนและนั่นคือสิ่งที่ฉันคิดว่าผลลัพธ์ต่อสุขภาพในระยะยาวคือ - อาจมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นจากการเร่งอายุหรือโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุเช่นโรคหัวใจและหลอดเลือดและบางคน โรคมะเร็ง."

นอกจากนี้อย่างน้อยที่สุดหนึ่งปีหลังจากเที่ยวบินของเขาสก็อตต์ได้เปลี่ยนแปลงระบบภูมิคุ้มกันและการซ่อมแซม DNA ของเขาเมื่อเปรียบเทียบกับ preflight

"เรายังไม่รู้ว่าดีหรือไม่ดี แต่เราสามารถพูดได้ว่ากระบวนการปรับตัวให้เข้ากับสภาพโลกใช้เวลาสักครู่" Christopher Mason ศาสตราจารย์ด้านสรีรวิทยาและชีวฟิสิกส์ของ Weill Cornell Medicine กล่าว ในนิวยอร์กยังเป็นนักวิจัยหลักในการศึกษาอีกด้วย

เมสันบอกกับ Live Science ว่าไม่ทราบว่าสก็อตต์มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นสำหรับโรคมะเร็งในระยะยาวอันเป็นผลมาจากการที่เขาสัมผัสกับรังสีคอสมิกและแสงอาทิตย์บนสถานีอวกาศนานาชาติหรือไม่ ทั้งมาร์คและสก็อตได้รับการวินิจฉัยและรักษาโรคมะเร็งต่อมลูกหมากได้สำเร็จในปีพ. ศ. 2550 ซึ่งเป็นความคล้ายคลึงทางพันธุกรรมของพวกเขา อย่างไรก็ตามสกอตต์ได้อธิบายถึงภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้นจากการแผ่รังสีในอวกาศว่าเป็นระเบิดเวลาที่เข้ามาในตัวเขา

การเดินทางในอวกาศเป็นเวลานานและสุขภาพ

แม้จะมีขนาดตัวอย่างเพียงหนึ่งหรือสองครั้งการศึกษาของ NASA Twins มีความหมายกว้างสำหรับการทำความเข้าใจความเสี่ยงต่อสุขภาพของการเดินทางในอวกาศเป็นเวลานานมาร์คุสโลโบริชศาสตราจารย์ด้านชีววิทยารังสีและซ่อมแซมดีเอ็นเอจาก Darmstadt University of Technology กล่าว ประเทศเยอรมัน Löbrichไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษา แต่ร่วมเขียนชิ้นส่วนมุมมองประกอบที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์

Löbrichบอกกับ Live Science ว่ามีคนน้อยที่มีค่าเป็นที่รู้จักเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพจากการเดินทางในอวกาศ แต่การศึกษาของ NASA Twins ได้ดำเนินการขั้นตอนแรกในการหาปริมาณความเสี่ยง เขากล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงของ telomere นั้นมีความร้ายแรงและอาจเป็นผลมาจากการแผ่รังสีของอนุภาค ปริมาณรังสีของภารกิจบนดาวอังคารอาจสูงกว่าภารกิจของสถานีอวกาศนานาชาติถึงห้าเท่าดังนั้นองค์การนาซ่าจึงต้องคิดหาวิธีในการปกป้องนักบินอวกาศที่เดินทางไปมาที่นั่นและกลับมา

แต่ Robert Zubrin ผู้เชี่ยวชาญด้านการแผ่รังสีและผู้ก่อตั้งและประธานของ Mars Society กล่าวกับ Live Science ว่าการศึกษาของ NASA Twins "ให้การสนับสนุนกรณีที่การแผ่รังสีไม่ใช่สิ่งที่แสดงให้เห็นถึงภารกิจของมนุษย์บนดาวอังคาร"

Zubrin ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาคาดว่าปริมาณรังสีจากสถานีอวกาศนานาชาติต่อปีบน ISS ซึ่งได้รับการป้องกันบางส่วนจากแสงอาทิตย์และรังสีคอสมิกจะเทียบเท่ากับปริมาณจากการเดินทางหกเดือนสู่ดาวอังคารด้วยความเร็วที่เร็วที่สุด วิธีการขับเคลื่อนปัจจุบันสามารถพาเราไปที่นั่นได้ ดังนั้นข้อเท็จจริงที่ว่าสก็อตต์เคลลี่แสดงผลไม่ดีทันทีจากการที่เขาอยู่ในสถานีอวกาศนานาชาติตลอดทั้งปีซึ่งเป็นเรื่องจริงสำหรับคนอื่น ๆ ที่มีการสัมผัสกับการแผ่รังสีสะสมในอวกาศเทียบเท่ากับการสำรวจดาวอังคาร

การเดินทางไปดาวอังคารเร็วขึ้นจะเป็นสถานการณ์ที่ดีที่สุดในการลดความเสี่ยงต่อสุขภาพ การเดินทางด้วยความเร็วใกล้เคียงเช่นคู่ของไอน์สไตน์เรามาถึงในเวลาไม่กี่นาที นอกจากการขับดันที่แปลกประหลาดเช่นนี้เราจะต้องเสร็จในหกถึงเก้าเดือน ต้องขอบคุณสกอตต์และมาร์คเคลลี่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์มีความมั่นใจมากขึ้นว่าการเดินทางอย่างไรก็ตามลำบากอาจมีอันตรายถึงตาย

ติดตาม Christopher Wanjek @wanjek สำหรับทวีตประจำวันเกี่ยวกับสุขภาพและวิทยาศาสตร์ Wanjek เป็นผู้เขียน "Spacefarers: มนุษย์จะชำระดวงจันทร์, อังคารและไกลแค่ไหนได้อย่างไร" จาก Harvard University Press, Spring 2020