Что жизнь на Марсе может сделать с человеческим телом

Новая эра космических полетов может начаться с программы NASA Artemis, целью которой является создание базового лагеря на Луне и закладка основы для будущего путешествия на Марс. Космическое агентство США намерено отправить людей на поверхность Луны в 2025 году, но его пилотируемые миссии на Красную планету не состоятся до 2030-х годов.

Между тем, известный миллиардер-предприниматель Илон Маск считает, что сможет опередить НАСА, отправив пилотируемые полеты на Марс уже во второй половине этого десятилетия. Проблема в том, что условия на Марсе могут серьезно повредить несколько частей тела, ускорив болезнь и смерть даже в скафандре. По мнению экспертов, проблемы могут быть самые разные: от вызывающей рак радиации до истончения мышц и ослабления костей.

Излучение

Ученым уже хорошо известно, что Марс имеет невероятно тонкую атмосферу около 0,6% от земной, а это означает, что он постоянно подвергается бомбардировке интенсивным галактическим космическим излучением и солнечными протонами. Любой человек на его поверхности подвергнется такому экстремальному уровню вредного излучения и рискует заболеть раком, сердечно-сосудистыми заболеваниями, повреждением мозга, «когнитивным снижением» и многим другим. По оценкам НАСА, за шестимесячное путешествие на Марс астронавты подвергнутся воздействию радиации в 300 миллизивертов, что эквивалентно 24 компьютерным томографиям, и это еще до того, как они доберутся до планеты.

«Поскольку астронавты будут подвергаться такому уровню радиации дольше, чем пассажиры или пилоты трансатлантических рейсов, это значительное воздействие», - сказал Роберт Виммер-Швайнгрубер из Кильского университета в Германии.

Согласно исследованию, проведенному Европейским космическим агентством в 2019 году, астронавты на Марсе могут подвергнуться бомбардировке в 700 раз сильнее, чем на Земле. Областями тела, наиболее подверженными риску развития рака из-за клеточных мутаций, будут глаза, легкие и кишечник, а также грудь и матка у женщин. А исследование 2020 года показало, что астронавты будут подвергаться воздействию радиации в 2,6 раза выше, чем на борту Международной космической станции, что повышает риск развития рака и бесплодия.

Между тем, радиация также повреждает мозг ухудшая способности к обучению и памяти и может привести астронавтов в замешательство и неспособность принимать решения как показывают другие исследования. Космические лучи, такие как атомы железа и титана, сильно повреждают клетки, через которые они проходят, из-за их очень высокой скорости ионизации.

«Исследование Марса потребует миссий продолжительностью 900 дней или дольше и включает в себя более одного года в глубоком космосе, где воздействие всех энергий тяжелых ионов галактических космических лучей неизбежно», - сказал Фрэнсис Кучинотта, физик из Университета Невады в Лас-Вегасе. 

Микрогравитация

Микрогравитация представляет собой серьезную проблему для астронавтов во время длительного космического полета, так как снижает плотность костей, увеличивает риск переломов костей и снижает мышечную активность. В космосе отсутствие гравитации означает, что мышцам почти не приходится работать, а астронавтам приходится выполнять энергичные упражнения, чтобы не допустить потери большого количества мышечной массы.

На Земле каждый раз, когда человек садится или стоит, гравитация приливает кровью к ногам. Работа, которую выполняет сердце, чтобы поддерживать кровоток, противодействуя земной гравитации, помогает ему поддерживать свои размеры и функции.

Согласно исследованию 2021 года удаление гравитационных эффектов приводит к снижению этой производительности сердца, и оно неуклонно сокращается. Также считается, что микрогравитация увеличивает давление жидкости внутри головы, потенциально в задней части глаз, что может повредить зрение.

Более того, поскольку астронавты работают в невесомости, им требуется очень небольшое сокращение мышц, чтобы поддерживать свое тело или двигаться. Без регулярного использования и упражнений наши мышцы слабеют и изнашиваются, а кости больше не должны поддерживать тело против силы тяжести, и они тоже слабеют.

Исследование 2021 года показало, что даже длительной программы низкоинтенсивных упражнений в космосе недостаточно, чтобы противодействовать воздействию продолжительной невесомости на сердце.

Пыль Марса

На Марсе засушливые и морозные условия в среднем составляют -63°C в средних широтах, из-за чего Красная планета кажется негостеприимной для жизни. Но каменистая поверхность также покрыта потухшими вулканами, каньонами и обломками, а регулярные удары метеоритов представляют постоянный риск для любых будущих колонистов.

Любой посетитель будет проводить все свое время в закрытой закрытой среде обитания или внутри скафандра, дыша переработанным воздухом, если он находится снаружи. Но даже при этом они столкнутся с угрозой проникновения вездесущей марсианской пыли и загрязнения дыхательных путей. Более того, перхлораты, тип химических соединений, как известно, превышают токсичные уровни для марсианской пыли и почвы.

«Считается, что перхлораты проявляют свои токсические эффекты в высоких дозах, препятствуя поглощению йода щитовидной железой», - сказал Карл К. Винтер, исследователь токсинов из Калифорнийского университета в Дэвисе. «Это ингибирование поглощения йода может привести к снижению секреции гормонов щитовидной железы, которые отвечают за контроль роста, развития и обмена веществ».

Недоедание

Помимо всех атмосферных и экологических проблем самого Марса, еще одной проблемой является потенциальная нехватка пищи и, как следствие, недоедание.

Обилие углекислого газа (CO2) было бы идеальным для роста растений, если бы не недостаток солнечного света, воды и радиации. Ночные температуры около -73°C означают, что урожай будет уничтожен за пределами отапливаемых камер для выращивания как в фильме 2015 года «Марсианин» с Мэттом Дэймоном в главной роли.

Хотя марсианская диета вряд ли удовлетворила бы потребности организма, появились обнадеживающие признаки того, что люди, по крайней мере, могут есть достаточно, чтобы выжить.

В прошлом году исследователи обнаружили что люцерна растение семейства бобовых хорошо растет в вулканической почве, имитирующей марсианский реголит.

На Марсе потенциально можно выращивать люцерну, а затем превращать ее в удобрение для выращивания репы, редиски, салата и многого другого. В целом, совокупность опасностей на Марсе может означать, что миссия может подойти только самым восторженным астронавтам тем, кто не прочь отдать свою жизнь ради продвижения человека в космос.

Илон Маск уже сказал, что поездка туда «не для слабонервных» и несет хорошие шансы на смерть, но «будет довольно славно, если получится». В конечном счете, Маск хочет сделать человеческую жизнь «многопланетной» — жить на нескольких планетах — для чего может потребоваться около 1000 ракет-носителей «Звездолет».

Маск считает, что стихийное бедствие или техногенная катастрофа в конечном итоге приведет к концу цивилизации, что потребует переселения на другую планету — Марс «является единственным реальным вариантом». Это может быть пандемия хуже, чем Covid, постоянно снижающаяся рождаемость, ядерный Армагеддон или, возможно, прямое попадание кометы-убийцы, «уничтожившей континент».