কিভাবে গ্যালাকটিক মহাজাগতিক রশ্মি মঙ্গল গ্রহে ভ্রমণকারী নভোচারীদের প্রভাবিত করতে পারে?

দীর্ঘমেয়াদী ক্রুড স্পেসফ্লাইটে মুলতুবি প্রত্যাবর্তনের সাথে, মহাকাশচারীরা মহাকাশ বিকিরণের এক্সপোজার থেকে উল্লেখযোগ্য ঝুঁকির মুখোমুখি হবে। গ্যালাকটিক মহাজাগতিক রশ্মি (GCRs) একটি বিশেষ চ্যালেঞ্জ তৈরি করে কারণ এগুলি সহজে রক্ষা করা যায় না এবং ডোজ রেট 0.5 mGy/দিনের মতো বেশি।

দীর্ঘমেয়াদী মহাকাশচারীর স্বাস্থ্য এবং সামগ্রিক মিশনের সাফল্য উভয়ের জন্য কেন্দ্রীয় স্নায়ুতন্ত্রে স্থির বিকিরণ একটি প্রধান উদ্বেগের বিষয়। ইঁদুরের অধ্যয়নগুলি 50 mGy-এর মতো কম রেডিয়েশন ডোজগুলির সংস্পর্শে আসার পরে আচরণগত পরিবর্তনগুলি প্রদর্শন করেছে। রেডিওথেরাপির মাধ্যমে চিকিত্সা করা রোগীরা জ্ঞানীয় এবং স্মৃতিশক্তির দুর্বলতাও অনুভব করেছেন, যদিও অনেক বেশি রেডিয়েশন মাত্রায়। কিন্তু পরীক্ষাগারে ব্রড-স্পেকট্রাম GCR ফিল্ডকে অনুকরণ করার প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জের কারণে নভোচারীদের জন্য সঠিক ঝুঁকি অনুমান করা কঠিন।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, নাসা স্পেস রেডিয়েশন ল্যাবরেটরি একটি নতুন জিসিআর সিমুলেটর ব্যবহার করেছে (জিসিআরসিম) এর রেডিওবায়োলজি পরীক্ষার জন্য। GCRSim বর্ণালীতে 33টি আয়ন-শক্তির সংমিশ্রণ রয়েছে এবং এটি বিকিরণের পরিবেশের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সাদৃশ্যপূর্ণ যা মহাকাশচারীরা চাঁদ এবং মঙ্গল গ্রহে ভ্রমণের সময় অনুভব করবে।

এখন থেকে একটি গবেষণা দল হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয় এবং ম্যাসাচুসেটস জেনারেল হাসপাতাল বাস্তবসম্মত নিউরন জ্যামিতিতে GCRSim-এর প্রথম ন্যানোমিটার-স্কেল কম্পিউটেশনাল বিশ্লেষণ করেছেন। দল আশা করে যে সিমুলেশন, উপস্থাপিত মেডিসিন এবং জীববিজ্ঞানে পদার্থবিদ্যা, GCRSim পরীক্ষাগুলি সম্পাদনকারী গবেষকদের জৈবিক ডেটা ব্যাখ্যা করতে সহায়তা করবে।

"এই গবেষণার অনুপ্রেরণা ছিল বাস্তবসম্মত স্পেসফ্লাইট পরিস্থিতিতে একটি নিউরনে প্রদত্ত শক্তি জমার অনুকরণ করা যা স্থল-ভিত্তিক রেডিওবায়োলজি পরীক্ষার সময়ও প্রতিলিপি করা যেতে পারে," প্রথম লেখক জোনা পিটার বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড.

নিউরনের মডেলিং

বিকিরণ-প্ররোচিত আচরণগত পরিবর্তন আংশিকভাবে মস্তিষ্কের হিপ্পোক্যাম্পাসের নিউরনের ক্ষতি থেকে উদ্ভূত বলে মনে করা হয়। বিশেষ করে, সাব-নিউরোনাল স্ট্রাকচারের বিকিরণ যেমন ডেনড্রাইটস (স্নায়ু কোষের শাখা সম্প্রসারণ) এবং ডেনড্রাইটিক মেরুদণ্ড (ডেনড্রাইট থেকে ক্ষুদ্র প্রোট্রুশন) জ্ঞানীয় পতন ঘটাতে পারে। এটি মাথায় রেখে, পিটার এবং সহকর্মীরা পারফর্ম করেছিলেন সিলিকোতে সোমা (কোষের দেহ), ডেনড্রাইটস এবং 3500 টিরও বেশি ডেনড্রাইটিক মেরুদণ্ড সহ প্রতিনিধি হিপোক্যাম্পাল নিউরনের পুনর্গঠন।

দলটি প্রতিটি GCRSim আয়ন-শক্তি সংমিশ্রণের জন্য নিউরনের মাধ্যমে কণার ট্র্যাক মডেল করার জন্য মন্টে কার্লো সিমুলেশন ব্যবহার করেছিল, যার মধ্যে প্রোটন এবং আলফা কণার 14টি ভিন্ন শক্তি এবং পাঁচটি ভারী আয়ন অন্তর্ভুক্ত ছিল।

সমস্ত সিমুলেশনের জন্য, সমগ্র নিউরনের মোট শোষিত ডোজ 0.5 Gy-এ স্কেল করা হয়েছিল, 2-3 বছরের মঙ্গল মিশনের সময় একজন নভোচারীর দ্বারা অনুভূত ডোজ এবং GCRSim পরীক্ষায় ব্যবহৃত ডোজ।

মডেলটি যথাক্রমে 0.54±0.09, 0.47±0.02 এবং 0.8±0.5 Gy-এর GCRSim ইরেডিয়েশনের পরে সোমা, ডেনড্রাইট এবং কাঁটাতে শোষিত ডোজ ভবিষ্যদ্বাণী করেছে – লো ইরাডিফ্লুয়েন্স প্রোফাইলে অসংগতিজনিত কারণে 0.5 Gy থেকে বিচ্যুত। "এটি শোষিত ডোজে স্টোকাস্টিক ওঠানামার দিকে পরিচালিত করে, যা ছোট কাঠামোর জন্য আরও বিশিষ্ট হয়ে ওঠে," পিটার ব্যাখ্যা করেন।

গবেষকরা তিনটি ডেনড্রাইটিক মেরুদণ্ডের (মাশরুম, পাতলা এবং স্টাবি মেরুদণ্ড) জন্য শক্তি জমাও বিশ্লেষণ করেছেন। তারা দেখতে পান যে মাশরুমের কাঁটাগুলি তাদের বৃহত্তর গড় আয়তনের কারণে মোট মেরুদণ্ডের শক্তি জমার প্রায় 78% গ্রহণ করে, যা তাদের বিকিরণ-প্ররোচিত ক্ষতির জন্য আরও বেশি ঝুঁকিতে ফেলতে পারে।

শক্তি জমা

GCRSim বর্ণালীতে সমস্ত প্রাথমিক আয়নগুলির উচ্চ শক্তির কারণে, প্রতিটি আয়ন তার বেশিরভাগ শক্তি সেকেন্ডারি ইলেকট্রনের মাধ্যমে নিউরনে জমা করে। দলটি এই শক্তি জমার সাথে যুক্ত বিভিন্ন শারীরিক প্রক্রিয়াগুলি তদন্ত করে এবং দেখেছে যে প্রভাবশালী অবদান (59%) আয়নকরণ থেকে এসেছে। এটি তাৎপর্যপূর্ণ, কারণ ionizations প্রতি ইভেন্টে সর্বাধিক শক্তি জমা করে, যা তাদের বিশেষভাবে ক্ষতিকারক করে তোলে।

0.5 Gy-এর একটি GCRSim নিউরন ডোজ-এর জন্য, সিমুলেশনগুলি ডেনড্রাইটিক দৈর্ঘ্যের প্রতি মাইক্রোমিটারে গড়ে 1760±90 শক্তি জমার ইভেন্টের পূর্বাভাস দিয়েছে, যার মধ্যে 250±10 ছিল আয়নকরণ। এছাড়াও, প্রতি মাশরুমে গড়ে 330±80, 50±20 এবং 30±10 ঘটনা ছিল, যথাক্রমে পাতলা এবং স্টাবি মেরুদণ্ড, যার মধ্যে রয়েছে 50±10, 7±2 এবং 4±2 আয়নকরণ।

ডেনড্রাইট জুড়ে শক্তি জমার ঘটনাগুলির স্থানিক বন্টন মূল্যায়ন করে প্রকাশ করা হয়েছে যে GCRSim এক্সপোজারের ফলে খুব কম মাত্রায় সমস্ত ডেনড্রাইটিক অংশের প্রোটন বিকিরণ ঘটে। আলফা কণা দ্বারা ব্যাপক বিকিরণ স্পেসফ্লাইট-প্রাসঙ্গিক ডোজগুলিতেও সম্ভবত ছিল, যখন ভারী আয়ন দ্বারা বিকিরণ তুলনামূলকভাবে বিরল ছিল।

"এখনও অনেক অনিশ্চয়তা রয়েছে যে জিসিআর বিকিরণের দিকগুলি জ্ঞান বা আচরণের চূড়ান্ত পরিবর্তনের জন্য চূড়ান্তভাবে দায়ী," পিটার ব্যাখ্যা করেন। "আমাদের ফলাফলগুলি সুপারিশ করে যে নিউরোনাল ডেনড্রাইটের মতো ছোট আকারের কাঠামোর বিস্তৃত বিকিরণ মাত্র কয়েক মাস স্পেসফ্লাইটের পরে সম্ভবত।"

যদি এই ধরনের পুনরাবৃত্তি, বিস্তৃত বিকিরণ প্রকৃতপক্ষে নিউরোনাল কর্মহীনতার চালক হয়, তাহলে এর অর্থ হতে পারে যে বর্ধিত গভীর-মহাকাশ মিশন নিম্ন পৃথিবীর কক্ষপথে স্বল্প অবস্থানের চেয়ে অসম পরিমাণে বেশি বিপজ্জনক। পিটার নোট করেছেন যে আরও পরীক্ষামূলক ডেটা প্রয়োজন, তবে, কোনও নির্দিষ্ট সিদ্ধান্ত নেওয়ার আগে।

অবশেষে, গবেষকরা তাদের ফলাফলগুলি ব্যবহার করে প্রাপ্তদের সাথে তুলনা করেছেন সিমজিসিআরসিম, একটি সরলীকৃত বর্ণালীও NASA পরীক্ষায় নিযুক্ত। তারা দেখেছে যে 33-বিম GCRSim এবং 6-বিম SimGCRSim বিকিরণ প্রোফাইলগুলি একক-নিউরন স্কেলে অত্যন্ত অনুরূপ ফ্লুয়েন্স এবং শক্তি জমা করার ধরণ তৈরি করে।

পিটার বলেছেন, চূড়ান্ত লক্ষ্য হল বিকিরণ-প্ররোচিত নিউরোনাল কর্মহীনতার একটি যান্ত্রিক মডেল তৈরি করা। দলের পরবর্তী পদক্ষেপটি হবে সিমুলেশনগুলিতে রেডিওলাইটিক রসায়নের প্রভাবগুলি অন্তর্ভুক্ত করা এবং তারপরে, যখন আরও পরীক্ষামূলক ডেটা পাওয়া যায়, জৈবিক ফাংশনের পরিবর্তনের জন্য কোন ভৌত-রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি দায়ী তা অনুমান করা।