Як гравітація на Марсі вплине на людей, коли вони там оселяться

Яку ціну заплатить людське тіло за прогулянку поверхнею Марса?

Амбітні плани NASA та Китайського національного космічного агентства передбачають відправку людей на Червону планету вже у 2030 – 2039 роках. Окрім високого рівня радіації та тривалого перебування у невагомості під час перельоту, вчених турбує саме гравітація Марса, яка становить лише 38 відсотків від земної, пише 24 Канал.

Скелетні м'язи є найпоширенішою тканиною в нашому тілі, займаючи понад 40 відсотків загальної маси. Вони надзвичайно чутливі до змін сили тяжіння. Брак навантаження призводить до швидкої втрати м'язової маси, сили та витривалості, що може критично вплинути на здатність астронавтів працювати на поверхні іншої планети або безпечно повернутися на Землю.

Раніше ми детально розповіли про те, чому астронавтів, які повертаються з космосу, виносять на ношах або везуть у кріслах, як це було з Суні Вільямс і Бутчем Вілмором, які повернулися з МКС у березні 2025 року після 9 місяців у космосі. Головна причина в тому, що навіть попри наявні тренажери на борту космічної станції, цього виявляється недостатньо, щоб зберегти м'язи у стабільному стані. Вони відвикають від земної гравітації дуже швидко, тож коли людина знову повертається на планету, її ноги буквально не слухаються, тож астронавтам доводиться заново вчитись ходити.

Які дослідження є на цю тему?

Щоб з'ясувати, як часткова гравітація впливає на живі тканини, міжнародна група науковців провела унікальний експеримент у японському модулі "Kibo" на борту Міжнародної космічної станції. Використовуючи спеціально розроблену центрифугу під назвою "Multiple Artificial-gravity Research System" (MARS), вчені змогли створити умови з різними рівнями тяжіння для 24 мишей, йдеться в статті на сайті University of Rhode Island.

Тварин розділили на чотири групи: одна перебувала у мікрогравітації, інші – під впливом сили тяжіння 0,33 g (близько до марсіанської), 0,67 g та земної 1 g. Експеримент тривав упродовж 28 днів, що дозволило детально проаналізувати фізіологічні зміни.

Результати, описані в Science Advances, виявилися несподіваними для дослідників:

• Хоча гравітація на рівні 0,33 g допомогла дещо зменшити атрофію м'язів, вона не змогла повністю запобігти негативним процесам. Зокрема, найбільш чутливий камбалоподібний м'яз гомілки все одно втрачав масу, а в його тканинах відбувався перехід від повільних м'язових волокон до швидких, що змінює метаболізм і знижує витривалість.
• Справжнім відкриттям став поріг у 0,67 g. Саме цей рівень тяжіння виявився критичним для збереження функціональності: у мишей з цієї групи сила хвату передніх лап та електричні властивості м'язів залишалися на рівні земних показників.

Окрім фізичних змін, вчені зафіксували глибокі трансформації на молекулярному рівні:

• Аналіз плазми крові виявив 11 метаболітів, концентрація яких змінювалася залежно від рівня гравітації. Наприклад, при низькому тяжінні зростала кількість лактату, гліцерину та креатину, що свідчить про активізацію розпаду м'язів та перехід енергетичного обміну на гліколіз.
• Водночас рівень антиоксидантів, таких як гліцин і бетаїн, знижувався, послаблюючи захисні сили організму.
• Дослідження також показало роль специфічних факторів транскрипції сімейства "Maf", які керують процесом перетворення типів м'язових волокон в умовах невагомості.

Люди на Марсі

Ці дані мають величезне значення для проєктування майбутніх космічних кораблів. Оскільки марсіанської гравітації може бути недостатньо для повноцінного підтримання здоров'я, вченим доведеться шукати способи створення штучного тяжіння.

Одним із варіантів є використання тороподібних модулів, що обертаються, на кшталт проєкту "NAUTILUS-X". Такі конструкції могли б забезпечити екіпажу необхідні 0,67 g під час тривалого польоту, замінюючи виснажливі щоденні тренування та запобігаючи небезпечним змінам у м'язах.

Кільцева форма Nautilus-X дозволяє космічному кораблю обертатися, створюючи штучну гравітацію / Фото NASA

Таким чином, шлях до Марса вимагатиме не лише технологічних інновацій, а й нових підходів до біологічної безпеки людини у далекому космосі.