Como a vida se adapta no espaço

Antigamente, os grandes exploradores, navegadores, conquistadores do impossível percorriam distâncias incríveis através dos mares e oceanos, impulsionados por seu progresso técnico. Terras inexploradas e inexploradas pela civilização, portanto, "desapareceram" da face do globo.

Hoje, os astronautas voam para o espaço e passam seis meses na órbita da Terra a bordo da Estação Espacial Internacional, virtualmente livres da gravidade. Amanhã, as viagens espaciais à Lua ou Marte podem durar vários anos. Grandes mudanças para o corpo humano.

Com efeito, as mudanças ambientais no espaço são muito importantes e modificam permanentemente o funcionamento dos seres vivos que, até então, evoluíram lentamente para se adaptarem às modificações ambientais, como o seu ambiente ou o clima. A “biologia espacial” se aplica à compreensão dos fenômenos induzidos por mudanças no ambiente de vida dos exploradores espaciais, e é necessário apoio para controlar melhor suas consequências nos organismos de nossos astronautas.

Corpos sem gravidade

A gravidade moldou o mundo animal e vegetal durante milhões de anos. Se não existisse, não precisaríamos de um sistema cardiovascular tão complexo. Por exemplo, o mecanismo de proteção que nos permite manter a circulação cerebral normal quando mudamos de posição rapidamente (principalmente deitar para ficar em pé) está ligado à existência da gravidade. Seu'ortostatismo. O mesmo ocorre com os sistemas ósseo e muscular, adaptados à gravidade terrestre, pois passamos a maior parte da vida lutando contra a gravidade.




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Todas as funções fisiológicas são tratadas na medicina espacial. Alguns são particularmente importantes para o bem-estar e desempenho dos astronautas, pois requerem adaptação ao ambiente espacial. São, por exemplo, os sistemas cardiovascular, músculo-esquelético, neurossensorial, nutrição, energética, radiobiologia e psicologia. Todas essas pesquisas em biologia espacial têm, na verdade, aplicações na medicina cotidiana.

A circulação sanguínea, o cerne dos estudos desde Laïka

A ausência de gravidade, mas também confinamento e radiações cósmicas, repercutem na regulação cardiovascular.

A cadela Laïka, o primeiro ser vivo no espaço.
RV1864, Flickr, CC BY-NC-SA

Desde o início da conquista do espaço, tivemos que estudar se o coração e as embarcações suportavam uma viagem na microgravidade. Assim, a pressão arterial e a frequência cardíaca da cadela Laïka foram monitoradas ao longo de seu voo em 1957. Essas medições mostraram que o sistema cardiovascular pode se adaptar relativamente bem e paradoxalmente a este ambiente, pois as restrições a ele impostas são na verdade mais fracas do que Terra.

É ao retornar à Terra que o sistema cardiovascular é incompatível com a gravidade. Então ocorre um síndrome de descondicionamento cardiovascular, causada por inatividade física e transferências de fluidos induzidas pela microgravidade. A síndrome do descondicionamento, rapidamente reversível após o retorno à Terra, foi descrita já em 1945 em outro contexto, por A. Keys, em pacientes acamados por muito tempo.

Da necessidade do ginásio espacial

O sistema musculoesquelético permite caminhar e correr "contra a gravidade", com uma percepção específica de movimento e orientação. Foi moldado pela gravidade constante na Terra (no valor de 1g), mas é obviamente muito difícil fazer experimentos que mudem o valor ou a direção do campo gravitacional ... exceto indo para o espaço (ou em voo parabólico, mas a experiência é muito mais curto).

Thomas Pesquet a bordo da ISS em 2017 apresenta a academia de astronautas, uma das principais contramedidas implementadas para combater distúrbios musculoesqueléticos.

Testar indivíduos que vivem em gravidade modificada, portanto, torna possível estudar o papel específico da gravidade no tecido ósseo em particular. Com efeito, a ausência de gravidade modifica sua massa, sua estrutura e sua resistência, e o tempo necessário para recuperá-las. é mais longo do que a duração da missão.

A exposição à microgravidade durante o vôo espacial também causa desorientação espacial, mudanças no padrão corporal e movimentos do braço e gestos precisos prejudicados. Essas alterações se devem à ausência de um referencial gravitacional fornecido pelo otólitos, pequenos cristais localizados no ouvido interno, que se movem quando a cabeça se move e, portanto, modificam os sinais proprioceptivos, mas que funcionam mal na ausência da gravidade. No espaço, os astronautas mostram preferência por informações visuais.




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O voo espacial também resulta em uma redução drástica da atividade física, que pode levar a o desenvolvimento de distúrbios metabólicos, comoresistência a insulina ou dislipidemia. Seu papel é cada vez mais evidente nas patologias ligadas ao sedentarismo no solo: obesidade, diabetes, hipertensão arterial ou como fator de risco para psicopatologias.

Cuidado com os raios cósmicos! Qual protetor solar para astronautas?

A exposição à radiação ionizante é um dos principais componentes do perigo associado à exploração espacial. As fontes de radiação são bem definidas: radiação solar e galáctica somam-se à radiação no interior da embarcação, uma vez que não se beneficia da proteção da magnetosfera terrestre. Por outro lado, os riscos biológicos associados à exposição prolongada a essas radiações permanecem difíceis de avaliar.

As partículas solares que causam a aurora boreal são apenas um exemplo da radiação do espaço à qual os astronautas estão sujeitos.
NASA, CC BY-NC

Na verdade, a exposição à radiação espacial levanta questões complexas de interesse científico, médico e social que são, em sua maioria, idênticas às colocadas pela radiologia diagnóstica. Este é particularmente o caso de risco de cânceres induzidos por radiação, o fenômeno da hipersensibilidade a baixas doses de radiação, os efeitos de doses repetidas e radiossusceptibilidade individual radiação, que causa transformações celulares.

Psicologia e socialização: humanos além de sua mecânica

Uma viagem a Marte deve durar mais de 500 dias. Esta nova dimensão no espaço e no tempo deve ser considerada em projetos futuros, referindo-se ao conceito de “microempresas auto-organizadas”. Durante as missões interplanetárias, as tripulações devem ser totalmente autônomas. Em particular, o sistema de suporte de vida (reciclagem de água, oxigênio, dióxido de carbono) pode ter um impacto no comportamento ao longo do tempo.

Além disso, as perspectivas de missões interplanetárias à Lua ou Marte direcionam a pesquisa para novos fatores psicológicos, por exemplo, isolamento, confinamento e monotonia, e novos fatores sociológicos, como gênero, cultura, grupo.

Contramedidas, a chave para a saúde no espaço

Desde os primeiros voos espaciais, as agências espaciais internacionais tomaram conhecimento dos muitos efeitos negativos do ambiente nos corpos dos astronautas. A conquista do espaço não poderia ser feita sem manter a saúde dos astronautas para garantir sua sobrevivência e o sucesso da missão. É assim que foram desenvolvidos protocolos para prevenir essas alterações fisiológicas, chamadas de “contramedidas”. Com a entrada dos programas marcianos na fase exploratória, o que vai impor voos de dois ou três anos, desenvolve-se protocolos ideais para manter a saúde dos astronautas torna-se uma prioridade.

As contramedidas atuais são principalmente exercícios físicos, contramedidas nutricionais ou farmacológicas. Recentemente, vibração, estimulação elétrica ou mesmo centrifugação também foram desenvolvidas. Essas contramedidas são geralmente tratamentos recomendados para pessoas na Terra que sofrem, por exemplo, de osteoporose, insuficiência renal, danos arteriais e venosos, sarcopenia ou resistência à insulina. Eles são testados pela primeira vez na Terra em experiências de repouso prolongado na cama.

Estilo de vida sedentário, um problema de saúde pública do século XNUMX no espaço ... e na Terra

Embora o espaço seja um ambiente único, existem paralelos óbvios entre voo espacial, envelhecimento e imobilização, mas também para nós na Terra, para reduzir os efeitos prejudiciais da inatividade na saúde geral. QUEM tem muito estilo de vida sedentário classificado entre as 10 principais causas de morte e invalidez em todo o mundo.

O início do terceiro milênio verá os projetos de exploração do sistema solar se multiplicarem. Ao contrário das naves que navegavam os oceanos com tripulações, as novas naves que cruzam o espaço interplanetário não são habitadas atualmente por humanos, mas por robôs, o que torna as missões muito menos restritivas.

Guillemette Gauquelin-Koch, Chefe de Ciências da Vida do CNES, Centro Nacional de Estudos Espaciais (CNES)

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