تأثير تشعشعات خورشیدی بر اسکلت فضانوردان

شاید شما نیز از جمله شیفتگان سفر به فضا و مثلا حضور در ایستگاه فضایی بین‌المللی باشید. شاید هم از این هم بلندپروازتر باشید و سودای سفر به سیاره‌ای دیگر را داشته باشید.

اما آیا این آرزوها به همان سادگی هستند که در سر می‌پرورانیم؟ آیا سفر به ایستگاه فضایی بین‌المللی یا سیاره‌ای دیگر یا بطور کلی، سفر به فضا، کاملا بی‌خطر است؟

متاسفانه پاسخ شما منفی است. سفر به فضا درست مانند هر ماجراجویی و جاه‌طلبی دیگری، تبعات و هزینه‌هایی دارد. بدن انسان در شرایط خاص موجود بر روی زمین تکامل یافته و سازگار شده است و این بدان معناست که حضور انسان در هر مکانی غیر از زمین و شرایط خاص آن، ممکن است تهدیدی جدی برای وضعیت سلامت جسمانی و روانی او باشد.

در این مطلب قصد داریم به یکی از تهدیدها و مشکلاتی که با حضور انسان در فضا رخ می‌دهد بپردازیم. وضعیت استخوان‌ها و اسکلت‌بندی انسان. می‌خواهیم به این سوال جواب بدهیم که تأثير تشعشعات خورشیدی بر اسکلت فضانوردان چگونه است و حضور در فضا می‌تواند چه عواقبی را برای این بخش از بدن انسان و سلامتی وی داشته باشد.

دعوت می‌کنیم در ادامه مطلب با علم بازار همراه باشید تا با این بخش از مشکلاتی که در فضا با آن مواجه خواهیم بود، بیشتر آشنا شویم.

 

یکی از مهمترین سیستم‌های بدن انسان که باعث حفظ وضعیت ایستاده و تعادل بدن در مقابل نیروی جاذبه می‌شود، اسکلت و استخوان‌بندی بدن انسان است. نیروی جاذبه بر روی زمین معادل ۱ جی است و اسکلت بدن انسان در حالت طبیعی در چنین سطحی از نیروی جاذبه توانایی رشد و نمو سالم را دارد. این به این معناست که تکامل بدن انسان به گونه‌ای بوده که با جاذبه زمین سازگار شده است. حال برای بررسی تاثیر تشعشعات خورشیدی بر روی استخوان فضانوردان، ناگزیر هستیم ابتدا کمی به ساختار استخوان بپردازیم.

رویای سفر به فضا، احتمالا بسیار زیباتر از این تصویر بی نظیر است؛ اما تبعات نیز احتمالا شدیدتر از آن چیزی است که ما فکر می کنیم.

رویای سفر به فضا، احتمالا بسیار زیباتر از این تصویر بی نظیر است؛ اما تبعات نیز احتمالا شدیدتر از آن چیزی است که ما فکر می کنیم. (عکس ۱)

 

ساختار استخوان

به لایه خارجی استخوان «پریوست» و به لایه داخلی آن «آندوست» می‌گویند. بافت استخوانیِ محیطی، به شکل تیغه‌های استخوانی در زیر پوست قرار دارد. مجاری استخوانی هم مرکز (مانند تنه یک درخت) در لایه‌های زیرین، در اطراف یک منبع خونی قرار می‌گیرد و سيستم‌هاي هاورس (استئون) را مي‌سازد.

فضای خارجی بافت استخوانی از یک قسمت سخت قشری و فضای داخلی آن از مغز استخوان تشکیل شده است. قسمتي از استخوان كه در مجاورت مغز استخوان قرار دارد، استخوان اسفنجي (ترابكولار) نام دارد.

حدود ۸۰ درصد از استخوان‌بندی افراد بزرگسال را استخوان قشری تشکیل می‌دهد که اکثرا در تنه استخوان‌های دراز قرار دارد. استخوان اسفنجي نیز به صورت تيغه‌هاي موازي ميكروسكوپي آرايش مي‌يابد و بيشتر در تنه مهره‌ها، دنده‌ها، لگن و انتهاي استخوان‌هاي دراز وجود دارد.

ترتيب قرارگيري بافت اسفنجي و متراكم، استحكام مناسب را براي تحرك فراهم مي‌سازد. تحمل وزن بدن و محافظت از آن در مقابل شکستگی، بر عهده قسمت اسفنجی استخوان است. بافت استخواني دائماً در حال بازسازي است و كلسيم مورد نياز بدن به‌طور متناوب از ذخاير اسكلتي آزاد مي‌شود.

ورزش کردن یک فضانورد در ایستگاه فضایی بین المللی

فضانوردان مستقر در ایستگاه فضایی بین المللی مجبور هستند بخشی از روز خود را به ورزش بپردازند تا از تحلیل استخوان ها و عضلات خود جلوگیری کنند. (عکس ۲)

 

تأثير تشعشعات خورشیدی بر اسکلت فضانوردان

بی تحرکی طولانی مدت فضانوردان در فضا، درست همان بلایی را بر سر آنها می‌آورد که بيماران بستري، قطع نخاع، فلج اندام‌هاي تحتاني، و كساني كه اندام‌هايشان مدت‌ها در گچ مي‌ماند، به آن دچار می شوند؛ از دست رفتن بخش زيادي از توده استخواني، قدرت استخواني و قدرت عضلاني.

تحقیقات مختلف انجام شده بر روی فضانوردان حاکی از این است که به طور متوسط در ماموریت‌های فضایی ۱ تا ۲ درصد توده استخوانی در هر ماه از دست می‌رود و همچنین ميزان از دست دادن كلسيم در بدن زنان در اوايل يائسگي است (بيشترين ميزان ازبين رفتن توده استخواني انسان در روي زمين).

كاهش توده استخوان باعث كاهش قدرت استخواني و افزايش خطر شكستگي مي‌شود كه يكي از مشكلات سلامتي فعلي فضانوردان است و سبب اختلال در كاركرد آنها در مأموريت‌هاي فضايي مي‌شود. يكي از بزرگ‌ترين موانع مأموريت‌هاي طولاني‌مدت مثل سفر به مريخ نیز همین موضوع پوکی استخوان است. نکته جالب این است که مطالعات بر روی حل این مشکل در فضا، می‌تواند به بهبود روشهای درمان پوکی استخوان بر روی زمین نیز کمک شایان توجهی بکند. بررسیها نشان داده است که اشعه درمانی در طول دوره درمان بیماران سرطانی، منجر به پوکی استخوان شده و خطر شكستگي خودبه‌خودي استخوان را افزايش مي‌دهد.

بتمن يكي از دانشمندان ناسا، كه در حال حاضر بر روي پوكي‌استخوان كار مي‌كند، مي‌گويد: “بروز شكستگي استخوان در زنان يائسه‌اي كه به علت سرطان گردن رحم و روده بزرگ تحت درمان با اشعه (راديوتراپي) قرار مي‌گيرند ۶۰ درصد و در بيماران مبتلا به سرطان مقعد به ميزان ۲۰۰ درصد افزايش مي‌يابد”. با توجه به اینکه می‌دانیم مسافران به سفر احتمالی به مریخ، در معرض تشعشعات کیهانی بسیاری قرار می‌گیرند، باید به فکر روشی برای محافظت از آنها در مقابل این تششعات باشیم. البته پوکی استخوان، تنها مشکلی نیست که تشعشعات کیهانی برای بدن انسان ایجاد می‌کنند، اما در این مطلب فرصت بررسی همه آنها را نداریم.

سه فضانورد، لحظاتی پس از بازگشت به زمین

فضانورد آمریکایی Thomas Marshburn، فضانورد روسی Roman Romanenko و فضانورد کانادایی Chris Hadfield لحظاتی پس از بازگشت به زمین. آنها تا مدتی به راحتی قادر به استفاده از عضلات خود بر روی زمین نیستند. این سه نفر به مدت ۵ ماه در ایستگاه فضایی بین المللی مستقر بوده اند. (عکس ۳)

 

یک نمونه تحقیق

بتمن (Bateman) در تابستان ۱۳۸۵، ۳۵ موش ماده را در معرض یک مواجهه (تک دُز) اشعه‌ به شدت ۲ گری قرار داد. البته این مقدار تقریباً معادل شدت اشعه‌ای است که برای فرد مبتلا به سرطان استفاده می‌شود. وی موش‌ها را به ۴ گروه تقسیم کرد و اثر اشعه‌های مختلف گاما (امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه و انرژی بالا که به وسیله مواد رادیواکتیو تابیده می‌شود)، پروتون (از اجزای اتم با بار مثبت و اندازه حدوداً ۱۸۳۶ برابر بزرگ‌تر از الکترون)، کربن و یونیزه (اشعه با قدرت بالا با انرژی کافی برای خارج‌کردن الکترون از مدار حرکتی و در نتیجه باردارکردن هسته) را روی آنها بررسی کرد. سپس قسمت ابتدایی استخوان بزرگ ساق پا (تیبیا) و استخوان ران (فمور) را به وسیله سی‌تی‌اسکن بررسی کرد. طبق نتایج به‌دست آمده، اشعه کربن باعث شد تا توده استخوان اسفنجی ۳۹ درصد (بیشترین کاهش) کاهش یابد. اشعه‌های پروتون، یونیزه و گاما به ترتیب ۳۵، ۳۴ و ۲۹ درصد توده استخوان اسفنجی را کاهش دادند. میزان کاهش اتصالات متحمل‌کننده وزن در استخوان اسفنجی در بین چهار گروه، حدود ۴۶ تا ۶۴ درصد متغیر بود.

شایان ذکر است که قطع اتصالات استخوانی برگشت‌پذیر نیست و با درمان‌های جبرانی بهبود نمی‌یابد. تك‌تک اشعه‌های؛ گاما، پروتون، کربن و یونیزان در این مطالعه نسبت به مجموع این اشعه‌ها (پروتون و یون‌های سنگین یا اشعه‌های یونیزان) تخریب کمتری داشت. طبق اظهارات بتمن در میزان بسیار پایین اشعه هم، که انتظار کاهش توده استخوانی نمی‌رفت، این معضل مشاهده شد. براساس مطالعه بتمن مشخص شده است که اشعه بر روی قسمت قشری و سخت استخوان اثر محسوسی ندارد و فقط ناحیه اسفنجی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. براساس نتایج این مطالعه، تشعشعات فضایی موجب تشدید کاهش توده استخوانی و وخیم‌تر شدن اثرات زیان‌آور بی‌وزنی بر روی استخوان می‌شود.

 

 

منابع

منبع، منبع، نشریه خبرهای هوافضایی، پژوهشگاه هوافضا، منبع عکس (تصویر شاخص)، منبع عکس ۱، منبع عکس ۲، منبع عکس ۳

محسن الهامیان

محسن الهامیان.از حدود 6 سال پیش فعالیت‌های گروهیِ علمی خود را آغاز کرد. علم، تکنولوژی، فعالیت‌های گروهی و هر چیزی که خلاقیت و پویایی در آن باشد، چیزهایی هستند که او را به وجد می‌آورند. وی اکنون در مقطع کارشناسی رشته روانشناسی بالینی مشغول به تحصیل است.

مطالب مرتبط

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هنوز در خبرنامه علم‌بازار عضو نشده‌اید؟

برای اطلاع از آخرین اطلاعات و بروزرسانی؛ همچنین رویداد‌های نجومی، پیشنهاد‌های رصدی، تخفیف‌های ویژه و... در خبر نامه ما عضو شوید

You have Successfully Subscribed!

فارسی سازی پوسته توسط: همیار وردپرس