Un mosaico dell’emisfero Schiaparelli di Marte, che mostra il cratere Schiaparelli, circa 1980. Le tempeste di polvere marziane possono potenzialmente causare problemi respiratori e un rischio elevato di malattie, rendendole un ulteriore pericolo per la salute che le agenzie spaziali devono affrontare, secondo una nuova ricerca della Keck School of Medicine dell’Università della California del Sud (USC). Queste tempeste rappresentano un grave pericolo per le missioni robotiche, causando tempeste elettrostatiche che possono interferire con l’elettronica e far accumulare polvere sui pannelli solari. Ma cosa dire delle missioni con equipaggio? Nei prossimi decenni, la NASA e l’Agenzia Spaziale Cinese (CMS) pianificano di inviare astronauti e taikonauti su Marte. Queste missioni includeranno mesi di operazioni sulla superficie e dovrebbero culminare nella creazione di habitat di lunga durata sulla superficie.
Ogni anno marziano (che dura 686,98 giorni terrestri), il Pianeta Rosso sperimenta tempeste di polvere regionali che coincidono con l’estate nell’emisfero meridionale. Ogni tre anni marziani (cinque anni e mezzo terrestri), queste tempeste crescono così tanto da coprire l’intero pianeta e sono visibili dalla Terra. Nel 2018 e nel 2022, il rover Opportunity e il lander InSight sono stati persi dopo che le tempeste di polvere hanno impedito loro di raccogliere abbastanza energia per rimanere operativi.
La nuova ricerca è stata guidata da Justin L. Wang, un medico della USC, insieme a diversi suoi colleghi della Keck School of Medicine. Sono stati affiancati da ricercatori del UCLA Space Medicine Center, del Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Ann e HJ Smead e del Laboratorio di Fisica Atmosferica e Spaziale dell’UC Boulder, e dall’Astromaterials Acquisition and Curation Office del Johnson Space Center della NASA. Il documento che descrive i loro risultati è apparso il 12 febbraio sulla rivista GeoHealth.
Inviare missioni con equipaggio su Marte presenta molte sfide, tra cui logistica e pericoli per la salute. Negli ultimi 20 anni, la distanza più breve tra la Terra e Marte è stata di 55 milioni di km (34 milioni di miglia), o circa 142 volte la distanza tra la Terra e la Luna. Questo è avvenuto nel 2003 ed è stata la distanza più vicina tra i due pianeti in oltre 50.000 anni. Utilizzando metodi convenzionali, ci vorrebbero da sei a nove mesi per fare un viaggio di sola andata, durante il quale gli astronauti sperimenteranno cambiamenti fisiologici causati dall’esposizione a lungo termine alla microgravità. Questi includono atrofia muscolare, perdita di densità ossea, un sistema cardiovascolare indebolito, ecc. Inoltre, una missione di ritorno potrebbe durare fino a tre anni, durante i quali gli astronauti trascorrerebbero almeno un anno vivendo e lavorando nella gravità marziana (36,5% di quella terrestre).
C’è anche il rischio di esposizione elevata alle radiazioni che gli astronauti sperimenteranno durante i transiti e mentre operano sulla superficie di Marte. Tuttavia, ci sono anche i potenziali effetti sulla salute causati dall’esposizione al regolite marziano. Come ha descritto Wang a Universe Today via email: “Ci sono molti elementi tossici potenziali a cui gli astronauti potrebbero essere esposti su Marte. Più criticamente, c’è un’abbondanza di polvere di silice oltre alla polvere di ferro proveniente dal basalto e dal ferro nanofase, entrambi reattivi ai polmoni e in grado di causare malattie respiratorie. Ciò che rende la polvere su Marte più pericolosa è che la dimensione media delle particelle di polvere su Marte è molto più piccola della dimensione minima che il muco nei nostri polmoni è in grado di espellere, quindi è più probabile che causino malattie.”
Durante l’era Apollo, gli astronauti dell’Apollo hanno riferito che il regolite lunare si attaccava alle loro tute spaziali e aderiva a tutte le superfici all’interno della loro navicella. Al loro ritorno sulla Terra, hanno anche riportato sintomi fisici come tosse, irritazione della gola, occhi lacrimanti e visione offuscata. In uno studio della NASA del 2005, sono stati esaminati i rapporti di sei astronauti dell’Apollo per valutare gli effetti complessivi della polvere lunare sui sistemi EVA, concludendo che i rischi per la salute più significativi includevano “oscuramento della visione” e “inalazione e irritazione.”
“La silice causa direttamente la silicosi, che è tipicamente considerata una malattia professionale per i lavoratori esposti alla silice (ad esempio, nell’industria mineraria e delle costruzioni),” ha detto Wang. “La silicosi e l’esposizione alla polvere di ferro tossica assomigliano alla pneumoconiosi dei lavoratori del carbone, comune nei minatori di carbone e colloquialmente nota come malattia del polmone nero.”
Oltre a causare irritazione polmonare e problemi respiratori e visivi, la polvere marziana è nota per i suoi componenti tossici. Questi includono perclorati, silice, ossidi di ferro (ruggine), gesso e tracce di metalli tossici come cromo, berillio, arsenico e cadmio, la cui abbondanza non è ben compresa. Sulla Terra, gli effetti sulla salute dell’esposizione a questi metalli sono stati studiati ampiamente, su cui Wang e il suo team si sono basati per valutare il rischio che rappresentano per gli astronauti diretti su Marte nei prossimi decenni: “È significativamente più difficile trattare gli astronauti su Marte per le malattie perché il tempo di transito è significativamente più lungo rispetto ad altre missioni precedenti alla ISS e alla Luna. In questo caso, dobbiamo essere preparati per una vasta gamma di problemi di salute che gli astronauti possono sviluppare durante le loro missioni di lunga durata,” scrivono. “Inoltre, [microgravità e radiazioni] influenzano negativamente il corpo umano, possono rendere gli astronauti più suscettibili alle malattie e complicare i trattamenti. In particolare, l’esposizione alle radiazioni può causare malattie polmonari, che possono aggravare gli effetti che la polvere avrà sui polmoni degli astronauti.”
Oltre a cibo, acqua e ossigeno, la distanza tra la Terra e Marte complica anche la consegna di forniture mediche cruciali, e gli astronauti non possono essere riportati rapidamente sulla Terra per trattamenti salvavita. Secondo Wang e i suoi colleghi, questo significa che le missioni con equipaggio dovranno essere il più autosufficienti possibile quando si tratta di trattamenti medici. Come per tutti i principali pericoli per la salute, sottolineano la necessità di prevenzione prima di tutto, sebbene identifichino anche alcune possibili contromisure per mitigare i rischi: “Limitare la contaminazione da polvere degli habitat degli astronauti e essere in grado di filtrare qualsiasi polvere che riesca a penetrare sarà la contromisura più importante. Ovviamente, un po’ di polvere riuscirà a passare, specialmente quando le tempeste di polvere marziane rendono più difficile mantenere un ambiente pulito,” scrivono. “Abbiamo trovato studi che suggeriscono che la vitamina C può aiutare a prevenire malattie da esposizione al cromo e lo iodio può aiutare a prevenire malattie della tiroide da perclorato.”
Hanno anche sottolineato che queste e altre potenziali contromisure devono essere prese con cautela. Come ha indicato Wang, assumere troppa vitamina C può aumentare il rischio di calcoli renali, a cui gli astronauti sono già a rischio dopo aver trascorso periodi prolungati in microgravità. Inoltre, un eccesso di iodio può contribuire alle stesse malattie della tiroide che è destinato a trattare in primo luogo. Per anni, le agenzie spaziali hanno sviluppato attivamente tecnologie e strategie per mitigare i rischi del regolite lunare e marziano. Esempi includono spray speciali, fasci di elettroni e rivestimenti protettivi, mentre numerosi studi ed esperimenti stanno indagando sul regolite per saperne di più sui suoi meccanismi di trasporto e comportamento. Con il progredire del Programma Artemis e l’avvicinarsi delle missioni su Marte, è probabile che vedremo progressi in farmacologia e trattamenti medici che affrontano i pericoli dell’esplorazione spaziale.