Эксперимент на МКС поставил под вопрос колонизацию Луны и Марса

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, выявило минимальный уровень гравитации, необходимый для защиты мышц от деградации. Полученные результаты ставят под вопрос планы по долгосрочному пребыванию людей на Луне и Марсе.

Эксперимент с мышами на орбите

В марте 2023 года 24 мыши были отправлены на Международную космическую станцию для участия в эксперименте Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA).

Животные находились в специальной центрифужной системе MARS (Multiple Artificial-gravity Research System), которая позволяла создавать для разных групп разные уровни искусственной гравитации.

В течение 28 дней мыши жили в условиях микрогравитации, 0,33 g (примерно треть земной гравитации), 0,67 g (около двух третей) или 1 g (земная гравитация).

В апреле 2023 года 23 мыши вернулись на Землю живыми для детального анализа.

Критический порог в 0,67 g

Особое внимание ученые уделили камбаловидной мышце (лат. Musculus soleus) — мышце голени, особенно чувствительной к снижению гравитационной нагрузки.

Результаты показали, что при 0,33 g мышечная масса у животных в целом сохранялась, однако сила хвата снижалась, а структура мышечных волокон менялась. При 0,67 g таких нарушений уже не наблюдалось: сила, структура и функция мышц оставались на уровне группы с земной гравитацией.

Иными словами, именно 0,67 g оказалось пороговым значением, при котором мышцы переставали заметно страдать от снижения гравитационной нагрузки.

Проблема для Луны и Марса

Полученные результаты ставят новые вопросы перед планируемыми пилотируемыми миссиями. Гравитация на Луне составляет примерно 0,17 g, а на Марсе — около 0,38 g, что значительно ниже обнаруженного порога 0,67 g.

«Мы пока не знаем, достаточно ли гравитации Луны или Марса, чтобы предотвратить деградацию костей, мышц и других систем организма», — отметил Марк Шелхамер, профессор Университета Джонса Хопкинса и бывший главный научный сотрудник программы исследований человека NASA.

Лори Плутц-Снайдер из Мичиганского университета, проводившая аналогичные исследования на людях во время параболических полетов, отмечает, что ее эксперименты также указывают на возможный порог от 0,5 g до 0,75 g.

По ее словам, результаты эксперимента с мышами могут стать важной отправной точкой для дальнейших исследований.

Что это означает для космических миссий

Даже на МКС, где гравитация все еще составляет около 90% земной, астронавты находятся в состоянии постоянного свободного падения и потому ощущают невесомость. Именно поэтому им приходится тренироваться около двух часов в день, чтобы замедлить потерю мышечной и костной массы. Но даже такие нагрузки не устраняют проблему полностью.

Если и для человека критический порог окажется близким к 0,67 g, Марс сам по себе не даст организму достаточной защиты, поэтому понадобятся дополнительные меры:

• Системы искусственной гравитации;
• Более эффективные программы тренировок;
• Фармакологические контрмеры.

Теперь ученым предстоит разобраться, какие молекулярные механизмы стоят за этими изменениями, и разработать меры защиты организма для длительных полетов.

Главное

Эксперимент с мышами на МКС показал, что для полного сохранения мышечной функции может требоваться гравитация не менее 0,67 g — около двух третей земной.

Гравитация на Марсе (0,38 g) и Луне (0,17 g) значительно ниже этого уровня.

Если то же самое справедливо и для человека, будущим миссиям на Луну и Марс придется компенсировать нехватку гравитации дополнительными технологиями.

Читайте также: Чернобыльский гриб против космической радиации: живой щит для Марса.