Scienziati americani sono giunti alla conclusione che i modelli classici per valutare l'oncogenicità dei raggi cosmici galattici sottostimano i loro effetti stocastici a lunghi tempi di esposizione.
Le missioni spaziali con equipaggio rappresentano un rischio elevato per la salute dell'equipaggio. Pertanto, la microgravità può compromettere la vista ei raggi cosmici possono provocare il cancro. Con la distanza dall'orbita terrestre bassa e dalla cintura di radiazioni, ad esempio, come parte della colonizzazione di Marte, l'energia della radiazione e, di conseguenza, la probabilità di malattia da radiazioni, apparentemente, aumenterà. Allo stesso tempo, tali programmi non prevedono un'attuazione a breve termine: un gruppo di cosmonauti avrà bisogno di più di 900 giorni per studiare il Pianeta Rosso. Pertanto, gli scienziati stanno cercando opportunità per prevedere gli effetti che i raggi cosmici galattici possono avere sul corpo umano.
La valutazione di un tale rischio è associata a una serie di limitazioni. In primo luogo, non è chiaro come gli effetti della radiazione nello spazio siano correlati alla composizione della radiazione. In particolare, l'effetto sugli organismi viventi e il trasferimento lineare di ioni pesanti di bassa energia, ma ad alta intensità - particelle di elio, protoni ed elettroni delta - rimane insufficientemente studiato. In secondo luogo, i modelli esistenti, inclusa la NASA, sono progettati per rivelare gli effetti diretti delle radiazioni. Consentono di prevedere un risultato deterministico associato a una specifica soglia di dose. Gli effetti stocastici sono meno descrittivi, sebbene possano manifestarsi anche dopo diversi anni.
Nel nuovo lavoro, gli specialisti dell'Università del Nevada hanno costruito il primo modello strutturale delle tracce delle particelle di radiazione cosmica galattica e dei loro effetti stocastici nel quadro della diffusione delle cellule tumorali. I calcoli si sono basati sui dati di esperimenti sulla modellizzazione in topi femmine di tumori di tipo B6CF1 della ghiandola Gardera, effettuati dal 1985 al 2016. Il progetto di questi esperimenti corrisponde alle condizioni ipotizzate di radiazione cosmica: gli animali sono stati irradiati simultaneamente con diversi (più di quattro) tipi di particelle a basse dosi (fino a 0,2 di riscaldamento). Per prevedere le tracce e la crescita del tessuto danneggiato a basse dosi, gli autori hanno estrapolato un modello della NASA.
Numero previsto di cellule sensibili agli effetti deterministici (TE) e stocastici (NTE) dei raggi cosmici, a seconda del numero di carica delle particelle all'anno (a una profondità di cinque centimetri dalla superficie del corpo e dietro la superficie dell'alluminio). I triangoli rossi corrispondono al numero di cellule potenzialmente esposte ai raggi delta con una dose inferiore a 0,1 milligray / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Utilizzando la funzione di rischio, hanno calcolato la dinamica della patologia tenendo conto del tipo e della fluenza (trasferimento) della radiazione, della carica delle particelle e dell'energia cinetica per peso corporeo. Durante l'esposizione è stato preso un anno con una dose assorbita fino a 0,2 g. L'analisi ha mostrato che gli effetti stocastici predicono la crescita del tumore molto meglio a basse dosi di radiazioni (meno di 0,1 grigio). Il modello è coerente con gli esperimenti: quando più di uno ione pesante, come il ferro-56, agisce sul nucleo di una cellula sana, la progressione della malattia è nettamente accelerata. Inoltre, le cellule che non hanno subito il primario, secondo i calcoli, ricevono piccole dosi di radiazione secondaria (delta-elettroni).
Nonostante le basse dosi, fino a 10 milligray, la radiazione secondaria ha un effetto significativamente maggiore sulle cellule vicine di quanto si pensasse, dicono gli scienziati. Secondo loro, in generale, gli effetti stocastici a lunga esposizione a basse dosi di radiazioni cosmiche suggeriscono un aumento di due volte o più del rischio di cancro rispetto ai valori noti. Nell'interesse delle future missioni con equipaggio, i modelli di valutazione richiedono ulteriori ricerche.
L'articolo è stato pubblicato su Scientific Reports.
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Denis Strigun
