Američtí vědci dospěli k závěru, že klasické modely pro hodnocení onkogenicity galaktických kosmických paprsků podceňují jejich stochastické účinky při dlouhé expozici.
Kosmické mise s posádkou představují vysoké riziko pro zdraví posádky. Mikrogravitace tedy může narušit vidění a kosmické paprsky mohou vyvolat rakovinu. Například se vzdáleností od nízké oběžné dráhy Země a radiačního pásu se například v rámci kolonizace Marsu zvýší radiační energie a v důsledku toho pravděpodobnost radiační nemoci. Tyto programy zároveň nezajišťují krátkodobou realizaci: jedna skupina kosmonautů bude potřebovat více než 900 dnů ke studiu Rudé planety. Vědci proto hledají příležitosti k předpovídání účinků, které mohou mít galaktické kosmické paprsky na lidské tělo.
Posouzení takového rizika je spojeno s řadou omezení. Zaprvé není jasné, jak účinky záření v prostoru souvisejí se skladbou záření. Zejména vliv na živé organismy a lineární přenos těžkých iontů s nízkou energií, ale vysoká intenzita - částice hélia, protony a elektrony delta - zůstává nedostatečně studován. Za druhé, stávající modely, včetně NASA, jsou navrženy tak, aby odhalily přímé účinky záření. Umožňují předpovídat deterministický výsledek spojený se specifickým prahem dávky. Stochastické účinky jsou méně popisné, i když se mohou objevit i po několika letech.
V nové práci odborníci z University of Nevada vybudovali první strukturální model stop částic galaktického kosmického záření a jejich stochastické účinky v rámci šíření rakovinných buněk. Výpočty byly založeny na datech experimentů na modelování u samic myší nádorů typu B6CF1 Gardera žlázy, které byly provedeny v letech 1985 až 2016. Konstrukce těchto experimentů odpovídá předpokládaným podmínkám kosmického záření: zvířata byla ozářena několika (více než čtyřmi) typy částic najednou při nízkých (až 0,2 zahřívacích) dávkách. Pro predikci stop a růstu poškozené tkáně při nízkých dávkách autoři extrapolovali model NASA.
Předpokládaný počet buněk citlivých na deterministické (TE) a stochastické (NTE) účinky kosmických paprsků v závislosti na počtu nábojů za rok (v hloubce pěti centimetrů od povrchu těla a za hliníkovým povrchem). Červené trojúhelníky odpovídají počtu buněk potenciálně vystavených delta paprskům s dávkou menší než 0,1 miligray / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Pomocí rizikové funkce vypočítali dynamiku patologie s přihlédnutím k typu a toku (přenosu) záření, částečnému náboji a kinetické energii na tělesnou hmotnost. Během expozice byl odebrán jeden rok s absorbovanou dávkou až 0,2 g. Analýza ukázala, že stochastické účinky predikují růst nádoru mnohem lépe při nízkých dávkách záření (méně než 0,1 šedé). Model je v souladu s experimenty: když na jádro zdravé buňky působí více než jeden těžký ion, například železo-56, progresi onemocnění je výrazně urychlena. Navíc buňky, které neprošly primárním, podle výpočtů, dostávají malé dávky sekundárního (deltaelektronového) záření.
Vědci tvrdí, že navzdory nízkým dávkám až do 10 mil. Sekund má sekundární záření podstatně větší účinek na sousední buňky, než se předpokládalo. Podle nich obecně stochastické účinky s dlouhou expozicí nízkým dávkám kosmického záření naznačují dvojnásobné nebo větší zvýšení rizika rakoviny ve srovnání se známými hodnotami. V zájmu budoucích misí s posádkou vyžadují modely hodnocení další výzkum.
Článek byl publikován ve vědeckých zprávách.
Propagační video:
Denis Strigun