کہکشاں کائناتی شعاعیں مریخ پر سفر کرنے والے خلابازوں کو کیسے متاثر کر سکتی ہیں؟

طویل مدتی عملے کی خلائی پروازوں میں زیر التواء واپسی کے ساتھ، خلابازوں کو خلائی تابکاری کی نمائش سے اہم خطرات کا سامنا کرنا پڑے گا۔ کہکشاں کائناتی شعاعیں (GCRs) ایک خاص چیلنج کا باعث بنتی ہیں کیونکہ انہیں آسانی سے محفوظ نہیں رکھا جاتا اور ان کی خوراک کی شرح 0.5 mGy/day تک ہوتی ہے۔

طویل مدتی خلاباز کی صحت اور مشن کی مجموعی کامیابی دونوں کے لیے مرکزی اعصابی نظام میں مسلسل شعاع ریزی ایک اہم تشویش ہے۔ چوہوں کے مطالعے نے 50 mGy تک کم تابکاری کی خوراکوں کی نمائش کے بعد طرز عمل میں تبدیلیوں کا مظاہرہ کیا ہے۔ ریڈیو تھراپی کے ذریعے علاج کیے جانے والے مریضوں کو تابکاری کی زیادہ مقدار کے باوجود علمی اور یادداشت کی خرابی کا سامنا کرنا پڑا ہے۔ لیکن خلابازوں کے لیے خطرے کا درست تخمینہ لگانا مشکل ہے، جس کی وجہ ایک تجربہ گاہ میں وسیع اسپیکٹرم GCR فیلڈ کی تقلید کے تکنیکی چیلنجز ہیں۔

حالیہ برسوں میں، ناسا کی خلائی ریڈی ایشن لیبارٹری نے ایک نیا GCR سمیلیٹر استعمال کیا ہے (GCRSimاس کے ریڈیو بائیولوجی تجربات کے لیے۔ GCRSim سپیکٹرم میں 33 آئن توانائی کے امتزاج شامل ہیں اور یہ تابکاری کے ماحول سے قریب تر ہے جس کا تجربہ خلاباز چاند اور مریخ کے سفر پر کریں گے۔

اب سے ایک تحقیقی ٹیم ہارورڈ یونیورسٹی اور میسا چوسٹس جنرل ہسپتال نے ایک حقیقت پسندانہ نیوران جیومیٹری میں GCRSim کا پہلا نینو میٹر پیمانے پر کمپیوٹیشنل تجزیہ کیا ہے۔ ٹیم کو امید ہے کہ اس میں پیش کردہ نقالی طب اور حیاتیات میں طبیعیاتGCRSim تجربات کرنے والے محققین کو حیاتیاتی اعداد و شمار کی تشریح میں مدد ملے گی۔

"اس مطالعے کا محرک حقیقت پسندانہ خلائی پرواز کے حالات کے تحت نیوران کو فراہم کی جانے والی توانائی کے ذخیرے کو نقل کرنا تھا جسے زمین پر مبنی ریڈیو بائیولوجی تجربات کے دوران بھی نقل کیا جاسکتا ہے،" پہلے مصنف جونہ پیٹر بتاتا ہے طبیعیات کی دنیا.

نیوران کی ماڈلنگ

یہ خیال کیا جاتا ہے کہ تابکاری کی وجہ سے رویے کی تبدیلیاں جزوی طور پر دماغ کے ہپپوکیمپس میں نیوران کو پہنچنے والے نقصان سے پیدا ہوتی ہیں۔ خاص طور پر، ذیلی نیورونل ڈھانچے کی شعاع ریزی جیسے ڈینڈرائٹس (اعصابی خلیے کی شاخوں والی توسیع) اور ڈینڈریٹک ریڑھ کی ہڈی (ڈینڈرائٹس سے چھوٹے چھوٹے پھیلاؤ) علمی زوال کا سبب بن سکتے ہیں۔ اس کو ذہن میں رکھتے ہوئے، پیٹر اور ساتھیوں نے کارکردگی کا مظاہرہ کیا۔ سلیکو میں نمائندہ ہپپوکیمپل نیورون کی تعمیر نو، بشمول سوما (خلیہ کا جسم)، ڈینڈرائٹس اور 3500 سے زیادہ ڈینڈریٹک ریڑھ کی ہڈی۔

ٹیم نے ہر GCRSim آئن توانائی کے امتزاج کے لیے نیوران کے ذریعے پارٹیکل ٹریکس کو ماڈل کرنے کے لیے مونٹی کارلو سمولیشنز کا استعمال کیا، جس میں پروٹان اور الفا پارٹیکلز کی 14 مختلف توانائیاں، نیز پانچ بھاری آئنز شامل تھے۔

تمام تخروپن کے لیے، پورے نیوران پر کل جذب شدہ خوراک کو 0.5 Gy تک چھوٹا کیا گیا، جو تخمینی خوراک 2-3 سال کے مریخ مشن کے دوران ایک خلاباز نے تجربہ کیا، اور GCRSim تجربات میں استعمال ہونے والی خوراک۔

ماڈل نے بالترتیب 0.54±0.09، 0.47±0.02 اور 0.8±0.5 Gy کی GCRSim شعاع ریزی کے بعد سوما، ڈینڈرائٹس اور ریڑھ کی ہڈیوں میں جذب شدہ خوراکوں کی پیش گوئی کی ہے – irradience پروفائل میں inhomogeneities کی وجہ سے 0.5 Gy سے انحراف۔ "یہ جذب شدہ خوراک میں اسٹاکسٹک اتار چڑھاو کی طرف جاتا ہے، جو چھوٹے ڈھانچے کے لیے زیادہ نمایاں ہو جاتا ہے،" پیٹر بتاتے ہیں۔

محققین نے تین ڈینڈریٹک ریڑھ کی ہڈی کی اقسام (مشروم، پتلی اور ضدی ریڑھ کی ہڈیوں) کے لیے توانائی کے ذخیرے کا بھی تجزیہ کیا۔ انہوں نے پایا کہ مشروم کی ریڑھ کی ہڈی ان کے بڑے اوسط حجم کی وجہ سے ریڑھ کی ہڈی کی کل توانائی کا تقریباً 78 فیصد حاصل کرتی ہے، جو انہیں تابکاری سے ہونے والے نقصان کے زیادہ خطرے میں ڈال سکتی ہے۔

توانائی کا ذخیرہ

GCRSim سپیکٹرم میں تمام بنیادی آئنوں کی اعلی توانائیوں کی وجہ سے، ہر آئن اپنی زیادہ تر توانائی کو ثانوی الیکٹران کے ذریعے نیوران میں جمع کرتا ہے۔ ٹیم نے اس توانائی کے ذخیرے سے وابستہ مختلف جسمانی عمل کی چھان بین کی اور پایا کہ غالب شراکت (59%) آئنائزیشن سے آئی ہے۔ یہ اہم ہے، کیونکہ آئنائزیشن فی ایونٹ میں سب سے زیادہ توانائی جمع کرتی ہے، جو انہیں خاص طور پر نقصان دہ بناتی ہے۔

0.5 Gy کی ایک GCRSim نیوران خوراک کے لیے، نقالی نے اوسطاً 1760 ± 90 توانائی کے جمع ہونے کے واقعات کی پیش گوئی کی ہے جو ڈینڈریٹک لمبائی کے فی مائکرو میٹر ہیں، جن میں سے 250 ± 10 آئنائزیشن تھے۔ اس کے علاوہ، بالترتیب 330 ± 80، 50 ± 20 اور 30 ​​± 10 واقعات فی مشروم، پتلی اور ضدی ریڑھ کی ہڈی میں بالترتیب 50 ± 10، 7 ± 2 اور 4 ± 2 آئنائزیشن فی ریڑھ کی ہڈی شامل ہیں۔

پورے ڈینڈرائٹس میں توانائی کے جمع ہونے کے واقعات کی مقامی تقسیم کا اندازہ لگانے سے یہ بات سامنے آئی کہ GCRSim کی نمائش کے نتیجے میں تمام ڈینڈریٹک حصوں کی پروٹون شعاع ریزی بہت کم مقدار میں ہوتی ہے۔ الفا ذرات کے ذریعے وسیع پیمانے پر شعاع ریزی کا امکان خلائی پرواز سے متعلقہ خوراکوں پر بھی تھا، جب کہ بھاری آئنوں کے ذریعے شعاع ریزی نسبتاً کم تھی۔

پیٹر بتاتے ہیں کہ "ابھی بھی بہت ساری غیر یقینی صورتحال موجود ہے جس میں GCR شعاع ریزی کے کون سے پہلو بالآخر ادراک یا رویے میں ہونے والی تبدیلیوں کے لیے ذمہ دار ہیں۔" "ہمارے نتائج بتاتے ہیں کہ چھوٹے پیمانے پر ڈھانچے جیسے نیورونل ڈینڈرائٹس کی وسیع پیمانے پر شعاع ریزی کا امکان صرف چند ماہ کی خلائی پرواز کے بعد ہے۔"

اگر اس طرح کی بار بار، وسیع پیمانے پر شعاع ریزی واقعتا neuronal dysfunction کا محرک ہے، تو اس کا مطلب یہ ہو سکتا ہے کہ توسیع شدہ گہری خلائی مشن زمین کے نچلے مدار میں مختصر قیام کے مقابلے میں غیر متناسب طور پر زیادہ خطرناک ہیں۔ پیٹر نوٹ کرتا ہے کہ مزید تجرباتی ڈیٹا کی ضرورت ہے، تاہم، اس سے پہلے کہ کوئی حتمی نتیجہ اخذ کیا جا سکے۔

آخر میں، محققین نے ان کے نتائج کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ نتائج سے موازنہ کیا سم جی سی آر سمNASA کے تجربات میں بھی استعمال ہونے والا ایک آسان سپیکٹرم۔ انہوں نے پایا کہ 33-بیم GCRSim اور 6-beam SimGCRSim شعاع ریزی پروفائلز نے سنگل نیوران پیمانے پر انتہائی ملتے جلتے روانی اور توانائی جمع کرنے کے نمونے تیار کیے ہیں۔

پیٹر کا کہنا ہے کہ حتمی مقصد تابکاری کی وجہ سے نیورونل ڈیسفکشن کا میکانکی ماڈل تیار کرنا ہے۔ ٹیم کا اگلا مرحلہ یہ ہوگا کہ ریڈیولائٹک کیمسٹری کے اثرات کو تخروپن میں شامل کیا جائے اور پھر، جب مزید تجرباتی اعداد و شمار دستیاب ہوں، تو یہ اندازہ لگایا جائے کہ حیاتیاتی فعل میں تبدیلیوں کے لیے کونسی فزیکو کیمیکل خصوصیات ذمہ دار ہیں۔