Dalam sebuah eksperimen pemikiran Einstein yang terkenal yang disebut paradoks kembar, kembar yang memulai penerbangan berputar melalui ruang akan menua lebih lambat dibandingkan dengan kembar yang kembali ke rumah di Bumi, akibat pelebaran waktu ketika melakukan perjalanan mendekati kecepatan cahaya.
Tetapi para ilmuwan yang mempelajari astronot kembar NASA dalam skenario kehidupan nyata menemukan yang sebaliknya: Astronot Scott Kelly mungkin menua sedikit lebih cepat sebagai hasil dari tugasnya selama setahun di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) dibandingkan dengan saudaranya yang membumi, Mark.
Ingat, teori fisika Albert Einstein aman; Scott Kelly tidak bepergian bahkan mendekati kecepatan cahaya. Yang menjadi masalah adalah kenyataan biologis bahwa kehidupan di orbit - dengan bahaya seperti radiasi, gayaberat mikro, kurang tidur dan kondisi sempit - dapat mengambil korban pada tubuh, mempercepat proses penuaan dan mungkin meningkatkan risiko kanker.
Untungnya bagi Scott Kelly dan semua jiwa pemberani lainnya menjelajah ke luar angkasa, efek buruk ini tampaknya tidak ekstrem dan tubuh tampaknya sebagian besar dapat pulih, menurut analisis yang paling teliti dari Studi Kembar NASA, yang diterbitkan hari ini (April) 11) dalam jurnal Science.
Studi Kembar NASA
Kesempatan untuk mempelajari satu-satunya saudara kembar identik yang diketahui, apalagi saudara kandung, yang keduanya bepergian ke luar angkasa terlalu besar bagi NASA untuk dilewatkan. Mark terbang dalam empat misi ruang angkasa NASA, masing-masing berlangsung di bawah dua minggu, dan pensiun pada 2011.
Scott juga terbang di empat misi luar angkasa NASA, dan tiga yang pertama pendek. Namun, untuk misi keempat, NASA mengirim Scott ke ISS selama 342 hari pada 2015. Tujuannya adalah untuk mempelajari efek kesehatan dari penerbangan ruang angkasa yang panjang, sama dengan panjangnya sembilan bulan yang diperlukan untuk melakukan perjalanan ke Mars. Bersama Scott dan Mark, NASA menemukan subjek uji dan kontrol yang sempurna, karena saudara-saudara berbagi DNA yang sama.
Si kembar dipantau sebelum, selama dan setelah penerbangan yang hampir setahun. Penelitian yang diterbitkan hari ini mewakili 10 penyelidikan terpisah - dari atas ke bawah, yaitu, dari kognisi otak dan kesehatan penglihatan ke perubahan bakteri usus - yang dilakukan oleh peneliti biomedis berbasis universitas yang sebagian besar tidak berafiliasi dengan NASA.
Temuan utama adalah bahwa Scott sebagian besar pulih dari tahun di ruang angkasa setelah setahun penuh kembali di Bumi. Tapi itu mengatakan, ada beberapa pengamatan yang aneh.
Telomer dan radiasi
Sementara di orbit, panjang telomere Scott - yang merupakan tutup molekul yang ditemukan di akhir setiap kromosom - sebenarnya meningkat, suatu tanda penuaan yang terbalik. Panjang telomer biasanya menurun seiring bertambahnya usia. Ini adalah pengamatan pertama yang meyakinkan tentang pemanjangan telomer, di Bumi atau di luar angkasa, menurut Susan Bailey, seorang profesor biologi kanker dan onkologi radiasi di Colorado State University dan salah satu peneliti utama dalam penelitian ini.
Tapi Scott kehilangan keuntungan panjangnya begitu dia kembali ke Bumi dan mungkin, pada kenyataannya, telah merusak telomernya, kata Bailey. (Tidak jelas apa yang menyebabkan telomere Scott memanjang di ruang angkasa.)
"Rata-rata panjang telomer Scott setelah penerbangan stabil hingga mendekati level preflight-nya," kata Bailey kepada Live Science. "Namun, dia memiliki lebih banyak telomere pendek setelah penerbangan daripada sebelumnya. Dan di situlah saya pikir konsekuensi kesehatan jangka panjangnya adalah - kemungkinan berada pada peningkatan risiko penuaan dini atau patologi terkait usia yang terkait seperti penyakit kardiovaskular dan beberapa kanker. "
Juga, setidaknya hingga satu tahun setelah penerbangannya, Scott mengalami perubahan yang tersisa pada sistem perbaikan kekebalan dan DNA-nya dibandingkan dengan preflight.
"Kami belum tahu apakah itu baik atau buruk, tetapi kami dapat mengatakan sepertinya proses adaptasi kembali ke kondisi Bumi memerlukan sedikit waktu," kata Christopher Mason, seorang profesor fisiologi dan biofisika di Weill Cornell Medicine. di New York, juga peneliti utama pada penelitian ini.
Mason mengatakan kepada Live Science bahwa juga tidak diketahui apakah Scott berada pada risiko yang meningkat untuk kanker dalam jangka panjang sebagai akibat dari paparannya terhadap radiasi kosmik dan matahari di atas ISS. Baik Mark dan Scott didiagnosis dan berhasil dirawat karena kanker prostat pada tahun 2007, anggukan kesamaan genetik mereka. Scott, bagaimanapun, telah menggambarkan potensi ancaman kanker dari radiasi ruang angkasa sebagai bom waktu di dalam dirinya.
Perjalanan luar angkasa dan kesehatan jangka panjang
Meskipun memiliki ukuran sampel hanya satu, atau mungkin dua, Studi Kembar NASA memiliki implikasi luas untuk memahami risiko kesehatan dari perjalanan ruang angkasa jangka panjang, kata Markus Löbrich, seorang profesor biologi radiasi dan perbaikan DNA di Universitas Teknologi Darmstadt di Jerman. Löbrich bukan bagian dari penelitian ini tetapi turut menulis bagian perspektif yang menyertainya juga diterbitkan dalam jurnal Science.
Löbrich mengatakan kepada Live Science bahwa sedikit yang berharga diketahui tentang efek kesehatan dari perjalanan ruang angkasa, tetapi Studi Kembar NASA telah mengambil langkah pertama dalam mengukur risiko. Dia mengatakan bahwa perubahan telomer, misalnya, berpotensi serius dan bisa jadi akibat radiasi partikel. Dosis radiasi pada misi Mars dapat mencapai lima kali lebih tinggi daripada misi ISS, sehingga NASA perlu memikirkan cara untuk melindungi astronot yang bepergian ke sana dan kembali, katanya.
Tetapi Robert Zubrin, seorang ahli radiasi dan pendiri dan presiden Masyarakat Mars, mengatakan kepada Live Science bahwa NASA Twins Study "mendukung kasus bahwa radiasi bukanlah penghalang bagi misi Mars manusia."
Zubrin, yang tidak terlibat dengan penelitian ini, memperkirakan bahwa dosis radiasi dari satu tahun pada ISS, sebagian terlindung dari radiasi matahari dan kosmik, akan setara dengan dosis dari perjalanan enam bulan ke Mars, pada kecepatan tercepat yang metode propulsi saat ini bisa membawa kita ke sana. Jadi, fakta bahwa Scott Kelly tidak menunjukkan efek buruk langsung dari tinggal selama setahun di ISS, seperti halnya bagi orang lain yang memiliki paparan radiasi kumulatif yang sebanding di ruang angkasa, menjadi pertanda baik untuk eksplorasi Mars, kata Zubrin.
Mencapai Mars lebih cepat akan menjadi skenario terbaik untuk meminimalkan risiko kesehatan. Bepergian dengan kecepatan mendekati cahaya, seperti kembaran Einstein, kami akan tiba dalam beberapa menit. Kecuali terobosan propulsi fantastis, kita harus menyelesaikan enam sampai sembilan bulan. Berkat Scott dan Mark Kelly, para ilmuwan sekarang lebih yakin bahwa perjalanan itu, betapapun sulitnya, kemungkinan tidak akan mematikan.
Ikuti Christopher Wanjek @wanjek untuk kicauan harian tentang kesehatan dan sains Wanjek adalah penulis "Spacefarers: Bagaimana Manusia Akan Menenangkan Bulan, Mars dan Selanjutnya," dari Harvard University Press, Spring 2020.
