Trong một thí nghiệm tư tưởng nổi tiếng của Einstein được gọi là nghịch lý sinh đôi, một người sinh đôi bắt đầu chuyến bay xoáy trong không gian sẽ già đi chậm hơn so với người sinh đôi trở về nhà trên Trái đất, kết quả của sự giãn nở thời gian khi đi gần tốc độ ánh sáng.
Nhưng các nhà khoa học nghiên cứu các phi hành gia sinh đôi của NASA trong một kịch bản thực tế lại thấy điều ngược lại: Phi hành gia Scott Kelly có thể già đi nhanh hơn một chút do kết quả kéo dài hàng năm của anh ta trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) so với người anh em Trái đất của anh ta, Mark.
Tâm trí bạn, các lý thuyết vật lý của Albert Einstein là an toàn; Scott Kelly đã không đi du lịch thậm chí gần với tốc độ ánh sáng. Vấn đề là thực tế sinh học rằng cuộc sống trên quỹ đạo - với các mối nguy hiểm như phóng xạ, vi trọng lực, giấc ngủ kém và điều kiện chật chội - có thể gây nguy hiểm cho cơ thể, đẩy nhanh quá trình lão hóa và có thể làm tăng nguy cơ ung thư.
May mắn cho Scott Kelly và tất cả các linh hồn dũng cảm khác mạo hiểm vào không gian, những hiệu ứng xấu này dường như không phải là cực đoan và cơ thể dường như có thể phục hồi chủ yếu, theo phân tích kỹ lưỡng nhất của Nghiên cứu sinh đôi của NASA, được công bố hôm nay (tháng 4 11) trong tạp chí Khoa học.
Nghiên cứu sinh đôi của NASA
Cơ hội để nghiên cứu cặp song sinh giống hệt duy nhất được biết đến, nói gì đến anh chị em, cả hai đã du hành vào vũ trụ là quá tuyệt vời để NASA vượt qua. Mark đã bay trên bốn nhiệm vụ không gian của NASA, mỗi nhiệm vụ kéo dài dưới hai tuần và nghỉ hưu vào năm 2011.
Scott cũng bay trên bốn nhiệm vụ không gian của NASA và ba nhiệm vụ đầu tiên rất ngắn. Tuy nhiên, đối với nhiệm vụ thứ tư, NASA đã gửi Scott đến ISS trong 34 ngày vào năm 2015. Mục tiêu là nghiên cứu ảnh hưởng sức khỏe của một chuyến bay vào vũ trụ dài, tương tự như chín tháng để hành trình lên Sao Hỏa. Với Scott và Mark, NASA đã tìm thấy các đối tượng kiểm tra và kiểm soát hoàn hảo, bởi vì hai anh em có chung DNA.
Cặp song sinh được theo dõi trước, trong và sau chuyến bay gần một năm. Nghiên cứu được công bố hôm nay đại diện cho 10 cuộc điều tra riêng biệt - từ trên xuống dưới, từ nhận thức não và sức khỏe thị giác đến thay đổi vi khuẩn đường ruột - được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu y sinh học ở trường đại học hầu như không bị ảnh hưởng bởi NASA.
Phát hiện quan trọng là Scott hầu như đã hồi phục sau một năm ở ngoài vũ trụ sau một năm trở lại Trái đất. Nhưng điều đó nói rằng, có một số quan sát tò mò.
Telomere và phóng xạ
Khi ở trên quỹ đạo, chiều dài của telomere của Scott - vốn là các mũ phân tử được tìm thấy ở cuối mỗi nhiễm sắc thể - thực sự tăng lên, một dấu hiệu của sự lão hóa ngược. Chiều dài telomere thường giảm khi chúng ta già. Đây là quan sát thuyết phục đầu tiên về việc kéo dài telomere, trên Trái đất hoặc trong không gian, theo Susan Bailey, giáo sư sinh học ung thư và ung thư học tại Đại học bang Colorado và là một trong những nhà điều tra chính của nghiên cứu.
Nhưng Scott đã mất những lợi ích này trong một thời gian dài khi anh ta quay trở lại Trái đất và trên thực tế, có thể có thiệt hại lâu dài đối với telomere của anh ta, Bailey nói. (Không rõ nguyên nhân khiến telomere của Scott kéo dài trong không gian.)
"Độ dài telomere trung bình của Scott sau khi chuyến bay ổn định đến gần mức trước của anh ấy", Bailey nói với Live Science. "Tuy nhiên, anh ta đã có nhiều telomere ngắn hơn sau chuyến bay so với trước đây. Và đó là nơi tôi nghĩ rằng hậu quả sức khỏe lâu dài là - có thể tăng nguy cơ lão hóa nhanh hoặc các bệnh lý liên quan đến tuổi tác như bệnh tim mạch và một số bệnh ung thư. "
Ngoài ra, ít nhất là đến một năm sau chuyến bay của mình, Scott đã thay đổi hệ thống miễn dịch và sửa chữa DNA so với preflight.
"Chúng tôi chưa biết là tốt hay xấu, nhưng chúng tôi có thể nói rằng dường như quá trình thích nghi với điều kiện Trái đất cần một chút thời gian", Christopher Mason, phó giáo sư sinh lý học và sinh lý học tại Weill Cornell Medicine nói. ở New York, cũng là một nhà điều tra chính trong nghiên cứu.
Mason nói với Live Science rằng người ta cũng không biết liệu Scott có nguy cơ mắc bệnh ung thư lâu dài hay không do kết quả của việc anh ta tiếp xúc với bức xạ vũ trụ và mặt trời trên tàu ISS. Cả Mark và Scott đều được chẩn đoán và điều trị thành công bệnh ung thư tuyến tiền liệt vào năm 2007, một cái gật đầu cho sự giống nhau về di truyền của họ. Scott, tuy nhiên, đã mô tả mối đe dọa tiềm tàng của bệnh ung thư từ bức xạ không gian như một quả bom hẹn giờ bên trong anh ta.
Du hành không gian và sức khỏe trong thời gian dài
Mặc dù có cỡ mẫu chỉ bằng một, hoặc có lẽ hai, Nghiên cứu Twins của NASA có ý nghĩa rộng lớn trong việc tìm hiểu các rủi ro sức khỏe của du hành vũ trụ trong thời gian dài, Markus Löbrich, giáo sư sinh học phóng xạ và sửa chữa DNA tại Đại học Công nghệ Darmstadt cho biết. Nước Đức. Löbrich không phải là một phần của nghiên cứu nhưng đồng sáng tác một tác phẩm phối cảnh đi kèm cũng được công bố trên tạp chí Science.
Löbrich nói với Live Science rằng người ta biết rất ít về ảnh hưởng sức khỏe của du hành vũ trụ, nhưng Nghiên cứu Sinh đôi của NASA đã thực hiện những bước đầu tiên trong việc định lượng rủi ro. Ông nói rằng những thay đổi telomere, chẳng hạn, có khả năng nghiêm trọng và có thể là kết quả của bức xạ hạt. Liều bức xạ trong một nhiệm vụ trên sao Hỏa có thể cao hơn tới năm lần so với nhiệm vụ ISS, vì vậy NASA cần nghĩ cách bảo vệ các phi hành gia du hành tới đó và quay lại, ông nói.
Nhưng Robert Zubrin, một chuyên gia về phóng xạ và là người sáng lập và chủ tịch của Hiệp hội Sao Hỏa, nói với Live Science rằng Nghiên cứu Sinh đôi của NASA "ủng hộ trường hợp phóng xạ không phải là vật chứng cho các nhiệm vụ trên Sao Hỏa của con người".
Zubrin, người không tham gia vào nghiên cứu, ước tính rằng liều bức xạ từ một năm trên ISS, được bảo vệ một phần khỏi bức xạ mặt trời và vũ trụ, sẽ tương đương với liều từ chuyến đi sáu tháng tới Sao Hỏa, với tốc độ nhanh nhất phương pháp đẩy hiện tại có thể đưa chúng ta đến đó. Vì vậy, việc Scott Kelly thể hiện không có ảnh hưởng xấu ngay lập tức từ thời gian dài ở ISS, điều này đúng với những người khác đã tiếp xúc với bức xạ tích lũy tương đương trong không gian, là tín hiệu tốt cho việc thám hiểm sao Hỏa, Zubrin nói.
Đến Sao Hỏa nhanh hơn sẽ là kịch bản tốt nhất để giảm thiểu rủi ro về sức khỏe. Du hành với tốc độ ánh sáng gần như sinh đôi của Einstein, chúng tôi sẽ đến trong vài phút. Chặn một bước đột phá tuyệt vời như vậy, chúng ta sẽ phải giải quyết trong sáu đến chín tháng. Nhờ Scott và Mark Kelly, các nhà khoa học giờ đây tự tin hơn rằng chuyến đi, tuy gian nan nhưng có thể sẽ không gây chết người.
Theo dõi Christopher Wanjek @wanjek cho tweet hàng ngày về sức khỏe và khoa học. Wanjek là tác giả của "Spacefarers: Con người sẽ giải quyết Mặt trăng, Sao Hỏa và xa hơn thế nào," từ Nhà xuất bản Đại học Harvard, Mùa xuân 2020.
