Los humanos no pueden sobrevivir fuera de la magnetosfera de la Tierra


Si bien es natural soñar con explorar las estrellas y mundos más allá del sistema solar, tales viajes pueden conllevar riesgos médicos increíblemente altos.

El gran problema es la radiación: sin el campo magnético del planeta para actuar como un escudo protector, los astronautas en el espacio profundo estarían expuestos a las feroces energías de las erupciones solares y al persistente zumbido de lo que se conoce como radiación cósmica.

La radiación en el espacio toma la forma de partículas subatómicas del sol y de fuentes en la Vía Láctea y más allá. Estas partículas de alta velocidad destruyen las moléculas de ADN, las dividen o dañan las instrucciones codificadas para la reproducción celular. El ADN dañado puede provocar cáncer u otras enfermedades letales.

La exposición a la radiación puede ser aguda (una dosis alta en un corto período de tiempo) o crónica (niveles bajos de radiación durante un período prolongado).

¿Qué es la radiación?

Fuera del capullo protector de la atmósfera de la Tierra hay un universo lleno de radiación: está a nuestro alrededor. Diga la palabra "radiación" a tres personas diferentes, y probablemente obtendrá tres reacciones diferentes. La radiación viene en muchas formas y está a nuestro alrededor, todo el tiempo. Pero, ¿qué es la radiación?

La radiación es una forma de energía que se emite en forma de rayos, ondas electromagnéticas o partículas. En algunos casos, se puede ver radiación (luz visible) o radiación infrarroja, mientras que otras formas, como los rayos X y rayos gamma, no son visibles y solo se pueden observar con un equipo especial. Aunque la radiación puede tener efectos negativos tanto en sistemas biológicos como mecánicos, también se puede usar con cuidado para aprender más sobre cada uno de esos sistemas.

¿Qué es la radiación espacial?
La radiación espacial es diferente de los tipos de radiación que experimentamos aquí en la Tierra. La radiación espacial se compone de átomos en los que los electrones se han eliminado a medida que el átomo se acelera en el espacio interestelar a velocidades que se aproximan a la velocidad de la luz; con el tiempo, solo queda el núcleo del átomo.

La radiación espacial se compone de tres tipos de radiación: partículas atrapadas en el campo magnético de la Tierra; partículas disparadas al espacio durante las erupciones solares; y los rayos cósmicos galácticos, que son protones de alta energía e iones pesados que vienen desde fuera de nuestro sistema solar. Todos estos tipos de radiación espacial representan radiación ionizante.

¿Qué es la Radiación Cósmica?
La radiación cósmica, o radiación galáctica, es una fuente dominante de radiación que proviene del exterior del sistema solar, principalmente desde dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

La radiación cósmica está compuesta por los núcleos de átomos que han eliminado sus electrones circundantes y viajan a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

En resumen, la radiación cósmica son iones pesados ​​y de alta energía de elementos, a los que se les han quitado todos sus electrones mientras viajaban a través de la galaxia casi a la velocidad de la luz. Pueden causar que los átomos que atraviesan se ionicen. Pueden pasar prácticamente sin ningún obstáculo a través de una nave espacial o la piel de un astronauta. El espacio es un lugar muy hostil.

El campo magnético

El campo magnético generado por las corrientes eléctricas en el núcleo de hierro líquido de la Tierra se extiende hacia el espacio, protegiendo al planeta del 99.9 por ciento de la radiación dañina. La atmósfera de la Tierra proporciona protección adicional, equivalente a una losa de metal de aproximadamente 3 pies (1 metro) de espesor. Aun con esta masiva protección de toda la hostilidad del espacio, en algunas regiones de la tierra la radiación solar es tan intensa que muchas personas pueden desarrollar cáncer de piel. También, la piel se puede manchar y en los ojos se pueden desarrollar manchas de un café crema. Aun con toda la protección que tenemos en la Tierra, todo eso es gracias a la radiación.

La Estación Espacial Internacional, o ISS, orbita nuestro planeta una vez cada 90 minutos a una altura elevada de 400 kilómetros (aproximadamente 248 millas) sobre la superficie de nuestro planeta. Esta altitud lo coloca bastante por encima de la gran mayoría de la atmósfera, pero no lo coloca fuera del alcance del campo magnético que rodea la Tierra. Los astronautas en la estación espacial internacional están bien protegidos.

Para que tengamos una idea de que tal elevada de la superficie terrestre está la Estación Espacial Internacional, el campo magnético, también conocido como magnetosfera, se extiende a unos 65,000 kilómetros (40,000 millas) sobre la superficie del planeta. Sin embargo, esa parte "aproximada" es bastante crítica: la magnetosfera no es un límite fijo, que siempre se mantiene exactamente a 40,000 millas de la superficie. Esta superficie es un poco más flexible, y si alguna vez sostuviste dos extremos de imán opuestos uno contra el otro, sentiste esta flexibilidad. La resistencia entre dos imanes no es una pared, donde de repente no puedes acercarlos más entre sí. La presión allí, es más o menos, como presionar un globo ligeramente inflado.

Para las personas que quieran viajar fuera de la protección del campo magnético de la Tierra, la radiación espacial se convierte en una sentencia letal de muerte. Absolutamente ningún humano puede sobrevivir más allá del campo magnético de la Tierra.

Un estudio del Centro Médico de la Universidad de Rochester señala que el mayor peligro de una exposición a la radiación es la degeneración del cerebro. Usando los aceleradores de partículas en el Laboratorio Nacional Brookhaven de la NASA en Long Island, ratones de laboratorio fueron expuestos a niveles de radiación que correspondían proporcionalmente a lo que los humanos podrían esperar encontrar en un viaje a Marte. Luego, a los ratones se les realizaron una serie de pruebas de memoria para rastrear cómo se mantenían sus cerebros después de dicha exposición.

Los resultados no fueron nada alentadores. Los ratones expuestos a la radiación fueron significativamente más propensos, en comparación con el grupo no expuesto a radiación, a fallar las pruebas que dependían de su capacidad para recordar objetos y ubicaciones. Peor aún, con todo esto, los cerebros de estos ratones mostraron una clara acumulación de la proteína beta amiloide, que, tanto en ratones como en humanos, es una de las características más claras de la enfermedad de Alzheimer. El estudio sugiere que los ratones expuestos, que sirven como un ejemplo perfecto para los astronautas humanos, desarrollaron la enfermedad de Alzheimer en un número más grande de lo que se podría esperar, y también mucho más antes que cualquier otro grupo de ratones durante su periodo de vida natural.

Un instrumento a bordo del Mars Rover Curiosity, durante su crucero de 253 días en el espacio profundo, reveló que la posible dosis de radiación recibida por un astronauta incluso en el viaje más corto de la Tierra a Marte sería alrededor de 0,66 sievert. Esta cantidad es como recibir una tomografía computarizada por todo el cuerpo cada cinco días.

El sievert es una unidad derivada de dosis de radiación ionizante en el Sistema Internacional de Unidades (SI) y es una medida del efecto en la salud con respecto a los niveles de radiación ionizante en el cuerpo humano.

Una dosis de 1 sievert se asocia con un aumento del 5,5 por ciento en el riesgo de cánceres mortales. Para poner las cosas en perspectiva, la dosis de radiación diaria normal recibida por una persona promedio que vive en la Tierra es de 10 microsieverts (0.00001 sievert). En otras palabras, la radiación que se recibe en la Tierra, en comparación con la radiación que se recibe en el espacio, es de proporciones astronómicas.

La luna no tiene atmósfera y cuenta con un campo magnético muy débil. Los astronautas que viajen para vivir allí tendrían que proporcionar su propia protección, por ejemplo, enterrando su hábitat bajo la superficie Lunar, si es que quieren sobrevivir sin perder la razón.

El planeta Marte no tiene un campo magnético global. Las partículas del Sol han eliminado la mayor parte de la atmósfera de Marte, lo que resulta en una protección muy pobre contra la radiación en la superficie. La presión de aire más alta en Marte es igual a la de una altitud de 22 millas (35 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra. A baja altitud, la atmósfera de Marte proporciona una protección ligeramente mejor ante la radiación espacial. Pero ni de lejos comparable con la protección en la Tierra.

Conclusiones

Estamos protegidos de los rayos cósmicos por múltiples defensas y capas naturales. Los humanos somos el equivalente a un feto de unos cuantos meses dentro del vientre de nuestra madre, la Tierra. Por cuestiones meramente biológicas y tecnológicas, hoy por hoy, no podemos ir más allá del campo magnético de la Tierra sin sufrir las letales consecuencias de esas partículas pesadas que viajan a velocidades descomunales por el espacio.

La Estación Espacial Internacional está dentro del marco de la zona habitable para los humanos.

Más allá de la Estación Espacial Internacional, el espacio es un lugar realmente inhóspito para vivir: no hay aire respirable, la microgravedad destruye los huesos y los músculos, y estamos sujetos a mayores dosis de radiación en forma de partículas cargadas de alta energía. Esta radiación letal puede causar daño a las células de nuestro cuerpo, descomponiendo los átomos y moléculas de las que estamos hechos.

¿Por qué no sería posible proteger a los astronautas de la radiación dañina? El desafío es que estamos tratando con partículas de alta masa y alta velocidad generadas en el crisol de supernovas. Es poco probable que los protones dispersos de hidrógeno producidos por las erupciones solares de nuestro Sol, estas partículas son tan poderosas que pueden penetrar en cualquier blindaje estándar. Solo para que nos hagamos una idea de la clase de tecnología tan avanzada que necesitamos, el Dr. O'Banion y su equipo de investigación del Centro Médico de la Universidad de Rochester, utilizaron partículas de hierro para su estudio. En palabras resumidas, tendríamos que llegar a un nivel tecnológico superior al actual, para dar a los astronautas una protección decente durante una misión en el espacio profundo.

"Debido a que las partículas de hierro se amontonan en una pared más grande, desde una perspectiva de ingeniería es extremadamente difícil protegerse contra ellas. Tendríamos que envolver esencialmente una nave espacial en un bloque de plomo o concreto de seis pies", dijeron los científicos del Centro Médico de la Universidad de Rochester.

Es cierto que en la gravedad cero del espacio, esa cantidad de blindaje realmente no impediría el funcionamiento efectivo de una nave espacial, pero casi seguramente significaría que no podríamos lanzar una nave así de pesada desde la Tierra. Si estos riesgos neurológicos realmente son tan graves, podríamos intentar construir una nave espacial fuertemente blindada, acorazada en su totalidad, en la órbita de la Tierra, una tarea de ingeniería de dimensiones titánicas que probablemente esté a al menos un par de décadas, quizás siglos, de ser factible.

Referencia del documento:
Cherry JD, Liu B, Frost JL, Lemere CA, Williams JP, Olschowka JA, et al. Galactic Cosmic Radiation Leads to Cognitive Impairment and Increased Aβ Plaque Accumulation in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease. PLoS ONE 7 (12): e53275. DOI: 10.1371 / journal.pone.0053275

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