Interessante Tatsache: Ein Tag im Himmel entspricht einer Woche auf der Erde? Leben die Menschen im Himmel länger?

Von 2015 bis 2016 führte die NASA (National Aeronautics and Space Administration) ein einjähriges „Twins Experiment“ auf der Internationalen Raumstation durch. Während des Experiments verbrachte der jüngere Bruder eines eineiigen Astronautenzwillings, Scott Kelly, 340 Tage auf der Internationalen Raumstation, während sein älterer Bruder, Mike Kelly, auf der Erde blieb, um die Zwillingsmission mit Scott durchzuführen. Wissenschaftler vor Ort beobachteten außerdem das Leben der beiden Brüder und entnahmen während der gesamten Mission regelmäßig Blutproben zur Analyse. Damit werden Ähnlichkeiten und Unterschiede in den physiologischen Daten der beiden Brüder vor, während und nach ihrem Aufenthalt auf der Internationalen Raumstation verglichen. In diesem Experiment wurde die Auswirkung der Weltraumumgebung auf zehn Aspekte des menschlichen Körpers untersucht, darunter Genexpression, physiologische Veränderungen, Immunfunktion und kognitive Fähigkeiten.

Zwillingsastronauten im „Twins Experiment“ der NASA (Bildquelle: Offizielle NASA-Website)

Das „Zwillingsexperiment“ hat viele Forschungsergebnisse hervorgebracht, eines davon ist, dass die Telomere von Menschen im Weltraum länger werden. Da die Verlängerung der Telomere einen langsameren Alterungsprozess mit sich bringt, stellt sich die Frage, ob Langzeit-Weltraumflüge das menschliche Leben verlängern werden?

Lassen Sie uns zunächst verstehen, was Telomere sind. Telomere sind kleine Abschnitte von DNA-Protein-Komplexen an den Enden der Chromosomen, die den Hauptteil der DNA während der Zellteilung vor Schäden schützen. Die Länge der Telomere spiegelt die Replikationsgeschichte und das Replikationspotenzial der Zelle wider. Die Länge der Telomere nimmt mit zunehmendem Alter tendenziell ab. Je kürzer das Telomer, desto kürzer die Lebensdauer der Zelle; Je länger die Telomere, desto stärker ist die Regenerationsfähigkeit der Zelle. Daher ist die Länge der Telomere ein Indikator für den Alterungsgrad.

Telomere befinden sich an den Enden der Chromosomen (Bildquelle: Offizielle Website der NASA)

Traurigerweise stellten NASA-Forscher jedoch fest, dass sich die meisten Telomere von Scott innerhalb weniger Tage nach seiner Rückkehr zur Erde wieder verkürzt hatten und wieder dieselbe Länge wie die von Mike erreicht hatten[1]. Die Gründe für die Verlängerung und Verkürzung sind komplex und werden von Wissenschaftlern noch immer untersucht. Das intensive körperliche Training und die ausgewogene Kalorienzufuhr der Astronauten auf der Internationalen Raumstation tragen zur Erhaltung der Telomerlänge bei, sodass ein gesünderer Lebensstil sowohl im Weltraum als auch auf der Erde das Leben verlängern kann.

Tatsächlich ist der Weltraum nicht das Wunderland der Unsterblichkeit in Mythen. Eine Reihe von Forschungsergebnissen, darunter das „Twins Experiment“ der NASA, haben gezeigt, dass die Weltraumumgebung uns gegenüber nicht freundlich ist. Wenn man harte Faktoren wie Hochvakuum, starke Strahlung und extreme Temperaturen außer Acht lässt und nur den Faktor Schwerkraft berücksichtigt, lebt der Mensch seit Hunderttausenden von Jahren auf der Erde und seine Körper haben sich so entwickelt, dass sie sich an die Schwerkraft der Erde angepasst haben. Derzeit scheint es noch viele Anpassungsschwierigkeiten und medizinische Probleme zu geben, die beim Überleben des Menschen in einer Umgebung mit Mikrogravitation gelöst werden müssen.

Warum lässt die Immunfunktion von Astronauten während Langzeitflügen nach? Experimente im Space Shuttle, in russischen Flugzeugen und auf der Internationalen Raumstation haben gezeigt, dass sich die Signalübertragung von Immunzellen und die Zytokine in der Mikrogravitation verändern, was darauf hindeutet, dass das Immunsystem unter Mikrogravitationsbedingungen unterdrückt wird. Natürlich können neben der Mikrogravitation auch physiologischer Stress, Störungen des zirkadianen Rhythmus, Strahlung und andere Weltraumfaktoren die Immunreaktion der Astronauten beeinflussen[2].

Was das Phänomen der Verschlechterung der Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulären Funktion betrifft, haben Wissenschaftler herausgefunden, dass sich in einer Umgebung mit Mikrogravitation die Form des menschlichen Herzens verändert und die Muskeln, die zur Verengung der Blutgefäße dienen, verkümmern, was zu einer Verschlechterung der Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulären Funktion führt, beispielsweise der Fähigkeit zur Regulierung des Blutdrucks[3]. Beispielsweise erweiterte sich Scotts Halsschlagader während seines Aufenthalts auf der Internationalen Raumstation und die beiden innersten Schichten seiner Halsschlagaderwand verdickten sich. Wissenschaftler vermuten, dass dies mit einer zugrunde liegenden Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulären Erkrankung zusammenhängen könnte.

Phänomene wie Muskelschwund und Knochenschwund (verminderte Knochendichte) hängen alle mit dem geringen dynamischen Zustand des Menschen in einer Umgebung mit Mikrogravitation zusammen und können durch angemessene Übungen im Weltraum wirksam gelindert werden. Die Erforschung der Ursachen und Mechanismen des Knochenschwunds ist nicht nur für die Gesundheit der Astronauten von Vorteil, sondern trägt auch zur Lösung von Problemen wie der durch die Alterung des Menschen auf der Erde verursachten Abnahme der Knochenstärke bei.

Auch Astronauten, die längere Zeit im Weltraum geflogen sind, leiden unter einer Verschlechterung ihrer Sehkraft. Interessanterweise scheint dieses Problem bei männlichen Astronauten schwerwiegender zu sein als bei weiblichen Astronauten. Experimente an Mäusen und Tests im Orbit an Astronauten haben gezeigt, dass Raumflüge den zerebralen Gefäßwiderstand und die Kontraktilität beeinflussen. Bei einigen Astronauten kommt es zu erhöhtem Hirndruck und Sehbehinderungen.[4]

Astronauten führen auf der Internationalen Raumstation Ultraschalluntersuchungen der Augen durch (Bildquelle: Offizielle Website der NASA)

Andererseits sind auch psychologische Probleme ein Thema, mit dem Menschen beim Überleben im Weltraum konfrontiert werden. Da Flugmissionen immer komplexer werden und die Zahl der Besatzungsmitglieder in einer geschlossenen Umgebung weiter zunimmt, werden die zwischenmenschlichen Beziehungen und die psychologischen Zustände der Besatzung der Raumstation immer komplexer und schwieriger zu bewältigen sein, was zu psychologischen Barrieren für die Astronauten führt und ihre Arbeit und Gesundheit beeinträchtigt.

Trotzdem wird die Menschheit nicht aufhören, den Weltraum zu erforschen. Mit der Entwicklung der Weltraumtechnologie könnte die interstellare Migration des Menschen Wirklichkeit werden. Allerdings können die Mikrogravitation, die kosmische Strahlung und geschlossene Raumkapseln im Weltraum Auswirkungen auf die physiologische und geistige Gesundheit des Menschen haben. Bevor sich der Vorhang für die interstellare Raumfahrt hebt, ist es besonders wichtig, die Auswirkungen der Weltraumumgebung auf die menschliche Gesundheit wissenschaftlich und gründlich zu bewerten. Auf der chinesischen Raumstation gibt es zahlreiche experimentelle Projekte zur Luft- und Raumfahrtmedizin, die die Auswirkungen der Weltraumumgebung auf den menschlichen Körper und Gegenmaßnahmen untersuchen. Man geht davon aus, dass zahlreiche Ergebnisse zum Nutzen der Menschheit erzielt werden.

Quellen:

[1] Ergebnisse der Zwillingsstudie der NASA im Science Journal veröffentlicht. Offizielle Website der NASA.

[2] Wissenschaftler untersuchen, wie Langzeit-Raumflüge die Immunität verändern. Offizielle Website der NASA.

[3] Herz-Kreislauf-Gesundheit in der Mikrogravitation. Offizielle Website der NASA.

[4] Flüssigkeitsverschiebungen vor, während und nach längeren Raumflügen und deren Zusammenhang mit intrakraniellen Druck und Sehbehinderung. Offizielle Website der NASA.

[5] Aitian Space Science Center. Große Pandas streifen durch die chinesische Raumstation.

Wissenschaftliche Überprüfung: Li Yinghui, stellvertretender Chefdesigner des Astronautensystems des bemannten Raumfahrtprogramms Chinas, Akademiker der Internationalen Akademie für Astronautik