Este artigo foi publicado originalmente em A conversa. A publicação contribuiu com o artigo para Space.com’s Vozes de especialistas: artigos de opinião e insights.
O primeiro passo na Lua foi uma das conquistas mais emocionantes da humanidade. Agora os cientistas estão planejando viagens de volta – e sonhando com Marte além.
Quando olhamos para o céu noturno, vemos estrelas e planetas próximos. Se tivermos a sorte de viver em algum lugar sem poluição luminosa, poderemos ver meteoros deslizando pelo céu. Mas os raios cósmicos – constituídos por protões, núcleos de hélio, iões pesados e eletrões – permanecem ocultos. Eles fluem de estrelas em explosão (raios cósmicos galácticos) e do nosso próprio sol (eventos de partículas solares).
Eles não discriminam. Essas partículas carregam tanta energia e se movem tão rápido que podem arrancar elétrons dos átomos e perturbar as estruturas moleculares de qualquer material. Dessa forma, eles podem danificar tudo em seu caminho, tanto máquinas quanto humanos.
O campo magnético e a atmosfera da Terra protegem-nos da maior parte deste perigo. Mas fora da protecção da Terra, os viajantes espaciais estarão rotineiramente expostos. No espaço profundo, os raios cósmicos podem quebrar cadeias de ADN, perturbar proteínas e danificar outros componentes celulares, aumentando o risco de doenças graves como o cancro.
O desafio da investigação é simples: medir como os raios cósmicos afectam os organismos vivos e, em seguida, conceber estratégias para reduzir os seus danos.
Idealmente, os cientistas estudariam estes efeitos enviando tecidos, organoides (estruturas semelhantes a órgãos feitas artificialmente) ou animais de laboratório (como ratos) diretamente para o espaço. Isso acontece, mas é caro e difícil. Uma abordagem mais prática é simular a radiação cósmica na Terra usando aceleradores de partículas.
Simuladores de raios cósmicos no NÓS e Alemanha expor tecidos, plantas e animais a diferentes componentes dos raios cósmicos em sequência. Um novo internacional instalação de acelerador que está sendo construído na Alemanha atingirá energias ainda mais altas, correspondendo a níveis encontrados no espaço que nunca foram testados em organismos vivos.
Mas essas simulações não são totalmente realistas. Muitos experimentos fornecem toda a dose da missão em um único tratamento. É como usar um tsunami para estudar os efeitos da chuva.
No espaço real, os raios cósmicos chegam como uma mistura de partículas de alta energia atingindo simultaneamente, e não um tipo de cada vez. Meus colegas e eu sugeriram construir um acelerador multiramo que pudesse disparar vários feixes de partículas sintonizáveis ao mesmo tempo, recriando a radiação mista do espaço profundo sob condições controladas de laboratório. Por enquanto, porém, esse tipo de instalação existe apenas como uma proposta.
Além de melhores testes, precisamos de melhor proteção. Os escudos físicos parecem a primeira defesa óbvia. Materiais ricos em hidrogênio, como polietileno e absorvente de água hidrogéis pode retardar partículas carregadas. Embora sejam usados, ou planeados para serem usados, como materiais para naves espaciais, os seus benefícios são limitados.
Particularmente os raios cósmicos galácticos, aqueles que chegam de estrelas em explosão distante, são tão energéticos que podem penetrar através da proteção física. Eles podem até gerar radiação secundária que aumenta a exposição. Assim, a proteção eficaz através da utilização apenas de escudos físicos continua a ser um grande desafio.
Armadura da natureza
É por isso que os cientistas estão explorando estratégias biológicas. Uma abordagem é usar antioxidantes. Essas moléculas podem proteger o DNA de substâncias químicas nocivas produzidas quando os raios cósmicos atingem as células vivas.
A suplementação com CDDO-EA, um antioxidante sintético, reduz os danos cognitivos causados pela radiação cósmica simulada em ratos fêmeas. No estudo, os ratos expostos à radiação cósmica simulada aprenderam uma tarefa simples mais lentamente em comparação com os ratos não expostos. No entanto, os ratos que receberam o antioxidante sintético tiveram um desempenho normal, apesar de terem sido expostos à radiação cósmica simulada.
Outra abordagem envolve aprender com organismos com habilidades extraordinárias. Organismos hibernando tornam-se mais resistentes à radiação durante a hibernação. Os mecanismos de como a hibernação protege da radiação ainda não são totalmente compreendidos. Ainda assim, é possível induzir condições semelhantes às da hibernação em animais que não hibernam e pode torná-los mais radiorresistentes.
Tardígrados – criaturas microscópicas também conhecidas como ursos d’água – também são extremamente radiorresistentes, especialmente quando desidratados. Embora não possamos hibernar ou desidratar os astronautas, as estratégias que estes organismos utilizam para proteger os componentes celulares podem ajudar-nos a preservar outros organismos durante longas viagens espaciais.
Micróbiossementes, fontes simples de alimento e até mesmo animais que mais tarde poderiam se tornar nossos companheiros poderiam ser mantidos em estado protegido por um tempo. Em condições mais calmas, eles poderiam então ser trazidos de volta à plena atividade. Portanto, compreender e aproveitar estes mecanismos de proteção pode ser crucial para futuras viagens espaciais.
Uma terceira estratégia centra-se no apoio às respostas ao stress dos próprios organismos. Os factores de stress na Terra, como a fome ou o calor, levaram os organismos a desenvolver defesas celulares que protegem o ADN e outros componentes celulares. Em um recente pré-impressão (um artigo que ainda não foi revisto por pares), o meu colega e eu sugerimos que a activação destes mecanismos através de dietas ou medicamentos específicos pode oferecer protecção adicional no espaço.
Os escudos físicos por si só não serão suficientes. Mas com estratégias biológicas, mais experiências no espaço e na Terra, e a construção de novos complexos aceleradores dedicados, a humanidade está cada vez mais perto de tornar as viagens espaciais rotineiras uma realidade. Com a velocidade atual, provavelmente estaremos a décadas de resolver completamente a proteção contra raios cósmicos. Um maior investimento na investigação da radiação espacial poderia encurtar esse prazo.
O objectivo final é viajar para além da bolha protectora da Terra sem a ameaça constante de partículas invisíveis e de alta energia danificarem os nossos corpos e as nossas naves espaciais.
