Američki znanstvenici došli su do zaključka da klasični modeli za procjenu onkogenosti galaktičkih kozmičkih zraka podcjenjuju njihove stohastičke učinke pri dugom vremenu izlaganja.
Programirane svemirske misije predstavljaju visoki rizik za zdravlje posade. Dakle, mikrogravitacija može narušiti vid, a kozmičke zrake mogu izazvati rak. Na primjer, s udaljenosti od zemaljske orbite i radijacijskog pojasa, na primjer, u sklopu kolonizacije Marsa, očigledno će se povećati energija zračenja i, kao posljedica toga, vjerojatnost zračenja. Istodobno, takvi programi ne predviđaju kratkoročno provođenje: jednoj skupini kozmonauta trebat će više od 900 dana za proučavanje Crvene planete. Stoga znanstvenici traže mogućnosti predvidjeti učinke koje galaktičke kozmičke zrake mogu imati na ljudsko tijelo.
Procjena takvog rizika povezana je s brojnim ograničenjima. Prvo, nejasno je kako su učinci zračenja u svemiru povezani sa sastavom zračenja. Konkretno, učinak na žive organizme i linearni prijenos teških iona niske energije, ali visokog intenziteta - helijskih čestica, protona i delta elektrona - ostaje nedovoljno proučen. Drugo, postojeći modeli, uključujući NASA, dizajnirani su tako da otkriju izravne učinke zračenja. Omogućuju predviđanje determinističkih rezultata povezanih s određenim pragom doze. Stohastički učinci su manje opisni, iako se mogu pojaviti i nakon više godina.
U novom su radu stručnjaci sa Sveučilišta u Nevadi izgradili prvi strukturni model tragova čestica galaktičkog kozmičkog zračenja i njihovih stohastičkih učinaka u okviru širenja stanica raka. Izračuni su se temeljili na podacima eksperimenata na modeliranju u ženki miševa tipa B6CF1 tumora žlijezde Gardera koji su provedeni od 1985. do 2016. godine. Dizajn ovih eksperimenata odgovara pretpostavljenim uvjetima kozmičkog zračenja: životinje su ozračene istodobno s nekoliko (više od četiri) vrsta čestica u malim (do 0,2 zagrijavajućim) dozama. Kako bi predvidjeli tragove i rast oštećenog tkiva u malim dozama, autori su ekstrapolirali NASA-in model.
Predviđeni broj stanica osjetljivih na determinističke (TE) i stohastičke (NTE) učinke kozmičkih zraka, ovisno o broju naboja čestica godišnje (na dubini od pet centimetara od površine tijela i iza površine aluminija). Crveni trokut odgovara broju stanica potencijalno izloženih delta zrakama s dozom manjom od 0,1 miligray / © Francis A. Cucinotta i sur., Znanstvena izvješća, 2017
Pomoću funkcije rizika izračunali su dinamiku patologije uzimajući u obzir vrstu i utjecaj (prijenos) zračenja, naboj čestica i kinetičku energiju po tjelesnoj težini. Tijekom izloženosti uzimala se jedna godina s apsorbiranom dozom do 0,2 g. Analiza je pokazala da stohastički učinci predviđaju rast tumora mnogo bolje pri malim dozama zračenja (manjim od 0,1 sive). Model je u skladu s eksperimentima: kada više od jednog teškog iona, poput željeza-56, djeluje na jezgru zdrave stanice, napredovanje bolesti se naglo ubrzava. Štoviše, stanice koje nisu prošle primarno, prema proračunima, primaju male doze sekundarnog (delta-elektrona) zračenja.
Unatoč niskim dozama, do 10 miligraja, sekundarno zračenje ima znatno veći učinak na susjedne stanice nego što se mislilo, tvrde znanstvenici. Prema njima, općenito, stohastički učinci pri dugoj izloženosti malim dozama kozmičkog zračenja sugeriraju dvostruko ili više povećanja rizika od raka u odnosu na poznate vrijednosti. U interesu budućih misija, modeli procjene zahtijevaju daljnje istraživanje.
Članak je objavljen u časopisu Scientific Reports.
Promotivni video:
Denis Strigun