Dalam percubaan pemikiran Einstein terkenal yang dikenali sebagai paradoks kembar, kembar yang memulakan penerbangan berpusing melalui ruang angkasa akan menjadi lebih perlahan dibandingkan dengan kembar kiri kembar di Bumi, hasil pelebaran masa ketika perjalanan berhampiran dengan kelajuan cahaya.
Tetapi saintis yang mempelajari angkasawan berkembar NASA dalam senario kehidupan sebenar mendapati agak bertentangan: Angkasawan Scott Kelly mungkin telah bertambah sedikit lebih cepat akibat daripada tugasnya selama setahun di Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) berbanding saudara lelakinya Earthbound, Mark.
Fikiran anda, teori-teori fizik Albert Einstein adalah selamat; Scott Kelly tidak bergerak walaupun dekat dengan kelajuan cahaya. Pada isu adalah realiti biologi bahawa kehidupan di orbit - dengan bahaya seperti radiasi, mikrograviti, tidur yang kurang baik dan keadaan yang sempit - boleh mengambil tol pada badan, mempercepat proses penuaan dan mungkin meningkatkan risiko kanser.
Nasib baik untuk Scott Kelly dan semua jiwa yang berani lain yang menjelajah ke angkasa lepas, kesan-kesan buruk ini tidak kelihatan sangat melampau dan badan seolah-olah dapat pulih sepenuhnya, menurut analisis yang paling mendalam dari Kajian NASA Twins, yang diterbitkan hari ini (April 11) dalam jurnal Science.
Kajian NASA Twins
Peluang untuk mengkaji kembar identik yang diketahui, apalagi adik-beradik, yang telah mengembara ke ruang angkasa adalah terlalu hebat untuk NASA untuk diluluskan. Mark terbang ke empat misi ruang NASA, masing-masing yang berlangsung di bawah dua minggu, dan bersara pada tahun 2011.
Scott juga terbang ke empat misi ruang NASA, dan tiga yang pertama adalah pendek. Untuk misi keempat, bagaimanapun, NASA menghantar Scott ke ISS selama 342 hari pada 2015. Matlamatnya adalah untuk mengkaji kesan-kesan kesihatan penerbangan angkasa yang panjang, sama panjangnya hingga sembilan bulan yang diperlukan untuk perjalanan ke Marikh. Dengan Scott dan Mark, NASA mendapati subjek ujian dan kawalan yang sempurna, kerana saudara-saudara berkongsi DNA yang sama.
Kembar dipantau sebelum, semasa dan selepas penerbangan hampir setahun. Kajian yang diterbitkan hari ini mewakili 10 siasatan berasingan - dari atas ke bawah, iaitu, dari pengiktirafan otak dan kesihatan penglihatan kepada perubahan dalam bakteria usus - yang dijalankan oleh penyelidik bioperubatan yang berpusat di universiti yang sebahagian besarnya tidak berkaitan dengan NASA.
Penemuan utama adalah bahawa Scott kebanyakannya pulih dari tahun di ruang angkasa selepas setahun penuh kembali ke Bumi. Tetapi itu berkata, terdapat beberapa pemerhatian yang ingin tahu.
Telomer dan radiasi
Semasa di orbit, panjang telomer Scott - yang merupakan topi molekul yang ditemui pada akhir setiap kromosom - sebenarnya meningkat, tanda penuaan terbalik. Panjang Telomere biasanya menurun ketika usia kita. Ini adalah pemerhatian telomere pertama yang meyakinkan, di Bumi atau di ruang angkasa, menurut Susan Bailey, seorang profesor biologi kanser radiasi dan onkologi di Colorado State University dan salah satu penyelidik utama dalam kajian itu.
Tetapi Scott kehilangan keuntungan ini apabila dia kembali ke Bumi dan sebenarnya, mempunyai kerosakan yang kekal kepada telomerya, kata Bailey. (Tidak jelas apa yang menyebabkan telomeres Scott memanjangkan ruang.)
"Rata-rata telomere Scott selepas penerbangan stabil hingga ke paras preflightnya," Bailey memberitahu Live Science. "Bagaimanapun, ia mempunyai lebih banyak telomer pendek setelah penerbangan daripada sebelumnya. Dan di sinilah saya menganggap akibat jangka panjang kesihatan - mungkin berisiko meningkatnya penuaan dipercepat atau patologi yang berkaitan dengan usia seperti penyakit kardiovaskular dan beberapa kanser. "
Selain itu, sekurang-kurangnya sehingga satu tahun selepas penerbangannya, Scott telah mengalami perubahan pada sistem imun dan sistem pembaikan DNAnya berbanding dengan preflight.
"Kami belum tahu sama ada baik atau buruk, tetapi kita boleh mengatakan bahawa proses menyesuaikan diri dengan keadaan bumi memerlukan sedikit masa," kata Christopher Mason, profesor fisiologi dan biofisika bersekutu di Weill Cornell Medicine di New York, juga penyelidik utama dalam kajian ini.
Mason memberitahu Live Science bahawa ia juga tidak diketahui sama ada Scott berada pada risiko peningkatan kanser dalam jangka masa panjang akibat pendedahannya terhadap radiasi kosmik dan solar di atas ISS. Kedua-dua Mark dan Scott didiagnosis dan berjaya dirawat untuk kanser prostat pada tahun 2007, mengangguk kesamaan genetik mereka. Scott, bagaimanapun, telah menggambarkan potensi ancaman kanser dari sinaran angkasa sebagai bom masa yang berdetik di dalamnya.
Perjalanan jangka masa panjang dan kesihatan
Walaupun mempunyai saiz sampel hanya satu, atau mungkin dua, Kajian NASA Twins mempunyai implikasi yang luas untuk memahami risiko kesihatan perjalanan jarak jauh yang panjang, kata Markus Löbrich, seorang profesor biologi radiasi dan pembaikan DNA di Universiti Teknologi Darmstadt di Jerman. Löbrich bukan sebahagian daripada kajian ini tetapi juga menulis satu bahagian perspektif yang disertakan juga diterbitkan dalam jurnal Science.
Löbrich memberitahu Live Science bahawa sedikit berharga diketahui mengenai kesan kesihatan perjalanan angkasa, tetapi Kajian NASA Twins telah mengambil langkah pertama dalam menentukan risiko. Beliau mengatakan bahawa perubahan telomere, sebagai contoh, berpotensi serius dan boleh menjadi hasil radiasi zarah. Dos radiasi di misi Mars mungkin sehingga lima kali lebih tinggi daripada misi ISS, jadi NASA perlu memikirkan cara-cara untuk melindungi angkasawan yang berkunjung ke sana dan kembali, katanya.
Tetapi Robert Zubrin, ahli radiasi dan pengasas dan presiden Persatuan Mars, memberitahu Live Science bahawa Kajian NASA Twins "menyokong kes bahawa radiasi bukanlah pertunjukan untuk misi Marikh manusia."
Zubrin, yang tidak terlibat dengan kajian itu, menganggarkan bahawa dos sinaran dari setahun ke ISS, sebahagiannya dilindungi dari sinaran suria dan kosmik, akan sama dengan dos dari perjalanan enam bulan ke Marikh, pada kelajuan terpantas yang kaedah pendorong semasa boleh membawa kita ke sana. Jadi, hakikat bahawa Scott Kelly tidak memperlihatkan kesan buruk langsung dari penginapan selama setahun di ISS, seperti yang berlaku kepada orang lain yang mempunyai pendedahan radiasi kumulatif yang boleh dibandingkan di ruang angkasa, dengan baik untuk penerokaan Mars, kata Zubrin.
Mendapat ke Marikh lebih cepat akan menjadi senario terbaik untuk mengurangkan risiko kesihatan. Perjalanan dengan kelajuan cahaya yang hampir sama, seperti kembar Einstein, kami akan tiba dalam beberapa minit. Tidak seperti terobosan yang hebat, kita perlu menyelesaikan enam hingga sembilan bulan. Terima kasih kepada Scott dan Mark Kelly, para saintis sekarang lebih yakin bahawa perjalanan itu, bagaimanapun sukar, mungkin tidak akan mematikan.
Ikut Christopher Wanjek @wanjek untuk tweet setiap hari mengenai kesihatan dan sains. Wanjek adalah pengarang "Spacefarers: Bagaimana Manusia Akan Menyelesaikan Bulan, Mars dan Beyond," dari Harvard University Press, Spring 2020.
