将来の宇宙飛行士が火星の重力の危険にさらされていることを科学者が証明

まとめ

• 国際宇宙ステーション（ISS）上で行われた日本の新しい研究（JAXA）は、筋萎縮を防ぐために必要な重力の限界を調べた。
• 特殊な遠心分離機を使ったマウスの実験では、0.67Gの重力では筋肉の機能が維持されるが、0.33Gでは重度の磨耗が起こることが示された。
• 火星の重力は0.38Gと推定されており、これは広範囲の筋肉喪失の限界に危険なほど近いため、新たな人工的な対策がなければ長期間のミッションは極めて危険となる。
• この発見により、宇宙機関 (NASA、ESA、JAXA) は、将来の植民地の生活プロトコルと、場合によっては技術機器の再設計を余儀なくされました。

火星に足を踏み入れようとする人類の野望は、今や厳しい生物学的障害に突き当たっています。今日まで、 科学的 コミュニティは、国際宇宙ステーション (ISS) に残っている何百人もの宇宙飛行士のデータに基づいて、微小重力が人体に与える壊滅的な影響をよく知っていました。しかし、部分重力に関する疑問は未解決のままだった。地球の重力の 3 分の 1 は、私たちの筋骨格系を健康に保つのに十分なのでしょうか?最新のデータによると、答えは否定的です。

人間の健康に対する正確な重力限界はどれくらいですか?

彼女によると 研究 宇宙航空研究開発機構（JAXA）の研究者らが科学雑誌『サイエンス・アドバンス』に発表した論文によると、筋線維の構造と機能を維持するための限界重力は0.33Gから0.67Gの間であることが判明した。この H2 サブタイトルのすぐ下に、重要な発見が記録されるべきです。0.67G 環境に曝露されたマウスは、筋肉機能と筋線維組成を完全に保存しました。対照的に、0.33G に制限した対照群では、完全無重力状態 (0G) と同様の急速な筋萎縮が発生しました。

この特定の発見は、宇宙機関にとって大きな技術的課題を引き起こします。火星の表面重力は地球の約 38% (0.38G) です。新しい研究のデータに基づくと、0.38G は証明された危険ゾーンの 0.33G をわずかに上回っていますが、「安全」ゾーンの 0.67G からは非常に遠いです。これは実質的に、火星の物理的な引力を意味します。 複数年の滞在中の宇宙飛行士の細胞の磨耗を防ぐことはできません。

JAXAのISSへの方法論

これらの重要な結論を導き出すために、科学者たちは非常に複雑な実験を計画しました。国際宇宙ステーションの「きぼう」日本のセグメントに設置された多重人工重力研究システム (MARS) 遠心分離機を使用して、研究者は制御された人工重力環境を作り出すことができました。

4 つの異なるマウス テスト グループが作成されました。

• グループ 1G (地上レベル制御)
• グループ0.67G（部分重力増加シミュレーション）
• グループ 0.33G (火星付近の重力シミュレーション)
• グループ 0G (自由落下条件 / 微小重力)

地球に帰還した齧歯動物の筋肉を分析したところ、明らかでした。 0.67G レベルでは、筋肉の維持と筋線維組成に関連する遺伝子の発現は正常範囲内に留まりました。 0.33G では、タンパク質分解につながる細胞経路が急速に活性化されました。無重力状態の典型的な症状である遅筋線維（姿勢をサポートする）から速筋線維への移行は明白かつ攻撃的でした。

宇宙ミッション計画への影響

これらの結果は、火星の表面重力が絶対真空 (0G) での 6 か月の旅の後に自然の「解毒剤」として機能するという考えを払拭します。業界は今、新しいデータを使って植民地化に取り組む必要があります。着陸した宇宙飛行士は、数か月にわたる飛行後に体力を回復する必要があるだけでなく、地表にいる間ずっと徐々に体力が衰えていきます。

欧州宇宙機関 (ESA) および NASA、これは将来の船舶の重量とコストの強制的な増加につながります。生物医学技術者には、現在試験されているものよりもはるかに先進的な外骨格抵抗スーツを開発することが求められています。現在、ISS で ARED (Advanced Resistive Exercise Device) システムを使用して毎日 2 時間の過酷な訓練を行う必要がある運動プロトコルでは、不十分であるか、さらに多くの時間が必要となり、宇宙飛行士が科学研究に費やすことができる時間が減少する可能性があります。

さらに、火星の基地自体内で遠心人工重力システムを開発する必要性も強調されています。睡眠中に回転する部屋で生活することは、人体が不足している機械的負荷を受けるために、現在不可欠な技術的要件となっています。

薬理学的介入の課題

技術機器（遠心分離機）はロケットのペイロードに臨界質量を加えるため、生物医学研究も医薬品による対策に目を向けています。筋肉の成長を負に制御するミオスタチンなどの特定のタンパク質を標的とすることに焦点が当てられています。これまでの臨床試験では、ミオスタチンを阻害すると筋肉の消耗を抑制できることが示されています。

しかし、放射線と深部での孤立によって引き起こされるホルモンと代謝の不均衡 空間 薬物の独占的使用を危険なものにする。研究者らは、解決策は単一の供給源からではなく、薬物療法、激しい筋力運動、特定のアミノ酸を高い割合で含む厳格な食事、そしてもちろん機械的サポートの組み合わせによってもたらされると強調している。

国内および欧州社会の反応

ヨーロッパレベルでは、この特定の論文は、ギリシャの学術界や国内のハイテク企業と緊密に連携している宇宙医学部門ですでに議論を引き起こしている。ギリシャでは、欧州宇宙機関 (ESA) 向けの生体データ分析ソフトウェアを開発しているチームが、これらの新しいパラメータを宇宙飛行士向けの予測医療アルゴリズムに統合することが求められています。我が国がESAの研究プログラムに積極的に参加しているという事実は、そのようなデータが地球を監視するアルゴリズムの開発を加速させることを意味します。 健康 宇宙飛行士のデータをリアルタイムで測定し、細胞の測定値を即時の食事と運動の指示に変換します。

0.33G と 0.67G の間のこのわずかな移行は、宇宙探査の未来を本質的に定義します。に限って テクノロジー 多くのロケットが進化し、火星へのより迅速な移行が可能になっている一方で、人間の生理機能は依然として最も弱い部分にあり、私たちの生物学的物質の厳しい限界を思い出させます。

テックギア提供

Science Advances に掲載された JAXA の研究結果は、アルテミス計画と民間宇宙産業の最終目標に対する最も大きな声で定量化可能な「鐘」を提供します (SpaceX を参照)。今日まで、私たちは宇宙放射線からの保護と閉じ込めによる心理的ストレスについて詳しく議論してきました。しかし現在、火星の「床」自体では私たちを直立状態に保つことができないことが構造的に確認されています。地球の0.38Gが実験動物で観察される完全な細胞崩壊の限界（0.33G）にわずかに及ばないという事実は、人類をキャンプ用の装備を着て火星に飛ばすことはできないことを意味する。私たちは生息地の根本的な再設計、薬物動態の大きな飛躍、そして太陽系における人類の拡大はエンジンの推力だけでなく、主に私たち自身の DNA の操作に依存しているという認識を必要としています。