Como a gravidade em Marte afetará os humanos? Novo estudo dá pistas.

A NASA e a Agência Espacial Nacional da China (CNSA) têm planos para enviar astronautas para Marte já na próxima década.

Como é natural, um objectivo desta dimensão exige muito planeamento, investigação e, sobretudo, antecipação e preparação prévia para todos os desafios possíveis. Entre esses desafios, a saúde e a segurança dos astronautas são prioridades absolutas.

Para além dos riscos ligados aos longos tempos de viagem - a radiação e os efeitos de períodos prolongados em microgravidade - existe ainda o próprio ambiente marciano.

Além da exposição a níveis de radiação mais elevados, a gravidade em Marte é de cerca de 38% da gravidade da Terra.

Isto pode traduzir-se em riscos de saúde a longo prazo. Por esse motivo, uma equipa internacional de investigadores está a analisar de que forma a gravidade marciana irá afectar um pilar essencial da saúde humana: o músculo esquelético.

Este tipo de músculo, o tecido mais abundante no corpo humano (representando mais de 40% da massa corporal total), é indispensável para o movimento e para a saúde metabólica.

Além disso, trata-se de um tecido particularmente sensível: com menor gravidade, pode ocorrer uma perda significativa de força, volume e desempenho muscular. Daí a importância de perceber como este tecido muscular se comportará num cenário marciano.

Equipa do estudo sobre a gravidade marciana e o músculo esquelético

A equipa de investigação integrou cientistas do Instituto de Medicina da Universidade de Tsukuba, da Tohoku Medical Megabank Organization, do Advanced Research Center for Innovations in Next-Generation Medicine (INGEM), do Beth Israel Deaconess Medical Center, do Brigham and Women’s Hospital, do Space Environment Utilization Center da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA) e de várias universidades.

Os resultados foram publicados na revista Science Advances.

Experiência em órbita com ratos no módulo Kibo

Para o ensaio, os investigadores avaliaram como a gravidade reduzida afectava o tecido muscular esquelético em 24 ratos enviados para o módulo experimental Kibo, da JAXA.

Em seguida, os animais foram colocados num equipamento de centrifugação desenvolvido pela JAXA, denominado Multiple Artificial-gravity Research System (MARS). Aí, foram expostos a quatro níveis distintos de gravidade - microgravidade, 0.33 g, 0.67 g e 1 g - ao longo de um período de 28 dias.

Antes do lançamento, os ratos foram submetidos a testes pré-voo. Depois, regressaram ao Kennedy Space Center da NASA, onde foram realizadas recolhas pós-voo.

Análises laboratoriais e o que revelaram os dados

As amostras recolhidas foram analisadas por cientistas do Metabolism and Muscle Biology Lab (MMBL), no Departamento de Nutrição da Universidade de Rhode Island (URI). Como afirmou a Professora Marie Mortreux, responsável pelo MMBL, numa notícia do Rhody Today:

"While we can simulate spaceflight on Earth in humans, it's extremely complicated and costly. We have centrifuges that can be used to temporarily expose humans to certain gravity levels, but it is not homogeneous nor constant.

We used gravity levels that were equally separated to have a better picture of the dose-response of each system to gravity. The test group that was exposed to 0.33g was extremely close to Martian gravity (0.38g). Our findings for that group can be translated into actions to enable Mars exploration."

Após o regresso ao Kennedy Space Center da NASA, Mortreux e a sua equipa avaliaram o peso, a força e os movimentos dos ratos. A análise indicou que 0.33 g reduziu a atrofia muscular induzida pelo voo espacial, com prevenção total a 0.67 g.

A equipa mediu também a força de preensão dos membros anteriores através de miografia por impedância eléctrica (electrical impedance myography, EIM). Esses dados mostraram que 0.67 g foi suficiente para manter o desempenho muscular.

Em conjunto, os resultados demonstraram que 0.67 g constitui um limiar crítico para atenuar a atrofia muscular causada por voos espaciais prolongados.

Além disso, uma análise ao plasma sanguíneo dos ratos identificou 11 metabolitos com alterações dependentes da gravidade, o que sugere que poderão vir a ser usados como potenciais biomarcadores para acompanhar adaptações fisiológicas em astronautas.

Continuidade com modelos anteriores de gravidade parcial

Este trabalho dá seguimento a investigação anterior realizada por Montreux com a Professora Mary Bouxsein (co-autora do estudo) na Harvard Medical School.

Enquanto Bouxsein desenvolveu, no início da década de 2010, o modelo em ratos baseado em gravidade parcial em ambiente terrestre, Montreux desenvolveu em Harvard o modelo de gravidade parcial em ratos. Assim, ambas têm experiência directa sobre o impacto de diferentes níveis de gravidade nos tecidos músculo-esqueléticos.

"Since this mission aimed to assess gravity as a continuum, we were perfectly positioned to see if our ground-based results had similar outcomes when reduced mechanical loading was applied in orbit," said Montreux.

"Working with an international team was challenging and exciting. I think my experience working in Italy, France, and the United States prepared me for those big-scale collaborations."

Implicações para missões a Marte

Uma das principais conclusões do estudo é que as futuras missões a Marte terão de ter em conta a necessidade de mitigar a perda de músculo esquelético durante a longa viagem entre a Terra e Marte.

Os astronautas realizam operações científicas regulares e precisam de preservar mobilidade e força muscular. O mesmo se aplica à sua saúde física quando regressarem à Terra.

Estes resultados apontam para a vantagem de incluir estruturas rotativas (tórus) em futuros planos de voo espacial, à semelhança do conceito NAUTILUS-X (Transporte Universal Não Atmosférico Destinado a Exploração Prolongada dos Estados Unidos) da NASA e de ideias semelhantes.

Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.