Amerikanska forskare har kommit fram till att klassiska modeller för att bedöma onkogeniciteten hos galaktiska kosmiska strålar underskattar deras stokastiska effekter vid långa exponeringstider.
Bemannade rymdsuppdrag utgör en hög risk för besättningen. Således kan mikrogravitet försämra synen och kosmiska strålar kan provocera cancer. Med avstånd från låg jordbana och strålningsbältet, till exempel, som en del av koloniseringen av Mars, kommer strålningsenergin och, som en följd av detta, sannolikheten för strålningssjukdom, uppenbarligen, att öka. Samtidigt tillhandahåller sådana program inte genomförande på kort sikt: en grupp kosmonauter kommer att behöva mer än 900 dagar för att studera den röda planeten. Därför söker forskare möjligheter att förutsäga de effekter som galaktiska kosmiska strålar kan ha på människokroppen.
Bedömningen av en sådan risk är förknippad med ett antal begränsningar. För det första är det oklart hur effekterna av strålning i rymden är relaterade till strålningens sammansättning. Speciellt är effekten på levande organismer och den linjära överföringen av tunga joner med låg energi, men hög intensitet - heliumpartiklar, protoner och deltaelektroner - fortfarande otillräckligt studerad. För det andra är de befintliga modellerna, inklusive NASA, utformade för att avslöja de direkta effekterna av strålning. De tillåter att förutsäga ett deterministiskt resultat förknippat med en specifik doströskel. Stokastiska effekter är mindre beskrivande, även om de kan visas även efter flera år.
I det nya arbetet har specialister från University of Nevada byggt den första strukturella modellen för spåren av galaktiska kosmiska strålningspartiklar och deras stokastiska effekter inom ramen för spridningen av cancerceller. Beräkningarna baserades på data från experiment om modellering hos honmöss av tumörer av typ B6CF1 i Gardera-körtlarna, som genomfördes från 1985 till 2016. Utformningen av dessa experiment motsvarar de antagna förhållandena för kosmisk strålning: djuren bestrålades samtidigt med flera (mer än fyra) typer av partiklar vid låga (upp till 0,2 uppvärmande) doser. För att förutsäga spår och tillväxt av skadad vävnad vid låga doser extrapolerade författarna en NASA-modell.
Det förutsagda antalet celler som är känsliga för deterministiska (TE) och stokastiska (NTE) effekter av kosmiska strålar, beroende på laddningsantalet partiklar per år (på ett djup av fem centimeter från kroppsytan och bakom aluminiumytan). Röda trianglar motsvarar antalet celler som potentiellt utsätts för delta-strålar med en dos på mindre än 0,1 mg / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Med hjälp av riskfunktionen beräknade de dynamiken i patologin med hänsyn till typ och flyt (överföring) av strålning, partikelladdning och kinetisk energi per kroppsvikt. Under exponeringen togs ett år med en absorberad dos upp till 0,2 g. Analysen visade att stokastiska effekter förutsäger tumörtillväxt mycket bättre vid låga strålningsdoser (mindre än 0,1 grå). Modellen överensstämmer med experiment: när mer än en tung jon, såsom järn-56, verkar på kärnan i en frisk cell, accelereras utvecklingen av sjukdomen kraftigt. Dessutom får celler som inte har genomgått den primära, enligt beräkningar, små doser av sekundär (delta-elektroner) strålning.
Trots låga doser, upp till 10 milligray, har sekundär strålning en betydligt större effekt på angränsande celler än man trodde, säger forskare. Enligt dem tyder generellt på att stokastiska effekter vid lång exponering för låga doser av kosmisk strålning antyder en dubbelt eller högre ökning av cancerrisk jämfört med kända värden. Av hänsyn till framtida bemannade uppdrag kräver utvärderingsmodellerna ytterligare forskning.
Artikeln publicerades i Scientific Reports.
Kampanjvideo:
Denis Strigun
