Ameerika teadlased on jõudnud järeldusele, et galaktiliste kosmiliste kiirte onkogeensuse hindamise klassikalised mudelid alahindavad nende stohhastilist mõju pika kokkupuute ajal.
Mehitatud kosmosemissioonid kujutavad suurt ohtu meeskonna tervisele. Seega võib mikrogravitatsioon kahjustada nägemist ja kosmilised kiired võivad provotseerida vähki. Kui näiteks Marsi kolonisatsiooni käigus maapinnast madalast orbiidist ja kiirgusvööst kaugeneb, suureneb ilmselt kiirgusenergia ja sellest tulenevalt ka kiiritushaiguse tõenäosus. Samal ajal ei näe sellised programmid ette lühiajalist rakendamist: üks kosmonautide rühm vajab Punase Planeedi uurimiseks rohkem kui 900 päeva. Seetõttu otsivad teadlased võimalusi, kuidas ennustada galaktiliste kosmiliste kiirte mõju inimkehale.
Sellise riski hindamine on seotud mitmete piirangutega. Esiteks on ebaselge, kuidas on kiirguse mõju kosmoses seotud kiirguse koostisega. Eelkõige ei ole piisavalt uuritud mõju elusorganismidele ja madala energiaga, kuid kõrge intensiivsusega - heeliumiosakesed, prootonid ja deltaelektronid - raskete ioonide lineaarset ülekandmist. Teiseks on olemasolevad mudelid, sealhulgas NASA, kavandatud kiirguse otsese mõju paljastamiseks. Need võimaldavad ennustada konkreetse doosilävega seotud deterministlikku tulemust. Stohhastilised mõjud on vähem kirjeldavad, ehkki need võivad ilmneda isegi mitme aasta pärast.
Uues töös on Nevada ülikooli spetsialistid ehitanud vähirakkude leviku raames esimese strukturaalse mudeli galaktilise kosmilise kiirguse osakeste jälgedest ja nende stohhastilistest mõjudest. Arvutused põhinesid Gardera näärme B6CF1 tüüpi kasvajate emaste hiirte modelleerimise katsete andmetel, mis viidi läbi aastatel 1985 kuni 2016. Nende katsete plaan vastab kosmilise kiirguse eeldatavatele tingimustele: loomi kiiritati mitme (enam kui nelja) tüüpi osakestega korraga väikestes (kuni 0,2 soojenemis) annustes. Kahjustatud koe jälgede ja kasvu ennustamiseks väikestes annustes ekstrapoleerisid autorid NASA mudeli.
Kosmiliste kiirte deterministliku (TE) ja stohhastilise (NTE) mõju suhtes tundlike rakkude prognoositav arv sõltuvalt osakeste arvust aastas (viie sentimeetri sügavusel kehapinnast ja alumiiniumpinna taga). Punased kolmnurgad vastavad rakkude arvule, mis on potentsiaalselt avatud deltakiirtele ja mille annus on väiksem kui 0,1 milligrammi / © Francis A. Cucinotta jt, Scientific Reports, 2017
Kasutades riskifunktsiooni, arvutasid nad patoloogia dünaamika, võttes arvesse kiirguse tüüpi ja sujuvust (ülekannet), osakeste laengu ja kineetilist energiat kehakaalu kohta. Kokkupuute ajal kulus üks aasta imendunud annusega kuni 0,2 g. Analüüs näitas, et stohhastiline mõju ennustab kasvaja kasvu palju paremini väikeste kiirgusdooside (alla 0,1 halli) korral. Mudel on kooskõlas katsetega: kui terve raku tuumale mõjub rohkem kui üks raske ioon, näiteks raud-56, kiireneb haiguse progresseerumine dramaatiliselt. Lisaks saavad rakud, mis pole primaarse läbi teinud, arvutuste kohaselt sekundaarse (delta-elektronide) kiirguse väikestes annustes.
Vaatamata väikestele annustele, kuni 10 milligrammi, on sekundaarkiirgusel naaberrakkudele oluliselt suurem mõju, kui arvati, väidavad teadlased. Nende sõnul viitavad üldiselt kosmilise kiirguse väikeste annuste pika kokkupuute korral stohhastilised mõjud vähiriski suurenemisele teadaolevate väärtustega võrreldes kaks korda või rohkem. Tulevaste mehitatud missioonide huvides vajavad hindamismudelid täiendavat uurimist.
Artikkel avaldati ajakirjas Scientific Reports.
Reklaamvideo:
Denis Strigun
