Lang en gelukkig leven op Mars?

In 2030 staat de eerste bemande ruimtevaart naar Mars gepland. Darwin leerde ons dat organismen zich aanpassen aan de omgeving. Hoe reëel is de kans dat de mens zich aanpast aan de omstandigheden buiten de aardse atmosfeer?

In november keerden vijf astronauten na 169 dagen terug uit het International Space Station (ISS). Hun hersenen vertoonden tekenen van schade (1,2). Dat een ruimteverblijf leidt tot een zwelling van het brein die de hersenvochtkanalen samendrukt en daarmee de afvoer naar het bloed, was al bekend (3-7). De afwijkingen lijken toe te nemen met de duur van het buitenaards verblijf (4). Vocht – bijna 6 liter – verplaatst zich door het gebrek aan zwaartekracht vanuit de benen naar het bovenlichaam (6). Dat veroorzaakt wat astronauten noemen het ‘gezwollen hoofd met vogelpoten’. Het is ook de reden dat er minder bloed wordt aangemaakt. Hun ogen vertonen afwijkingen die normaliter ontstaan bij een verhoogde bloeddruk in het hoofd (7,8).

Maar er is meer. Door de gewichtsloosheid ontstaat verlies van spieren en botmassa: circa 1 tot 1,5 procent per maand (9). NASA deed onderzoek aan een identieke tweeling waarvan één een jaar in de ruimte verbleef. Hij was cognitief licht achteruitgegaan en zijn genetisch materiaal vertoonde veranderingen die het risico op hart- en vaatziekten en kanker verhoogt (10-12).

‘Als we al heelhuids aankomen, wachten nog enkele flinke uitdagingen’

Arriveren op Mars is een hele uitdaging: de afstand bedraagt gemiddeld 225 miljoen kilometer. De twaalf ruimteschepen die tot nu toe de oversteek maakten deden er 128 tot 333 dagen over (13). Mocht je heelhuids van boord stappen, dan liggen er nog enkele flinke uitdagingen in het verschiet. De temperatuur bijvoorbeeld: het is het daar gemiddeld -63 °C. Het sneeuwt er af en toe bevroren CO₂ en water is er vooral in de vorm van ijs. Het weinige dat stroomt bevat veel zout (14,15). En dan die ijle Marsatmosfeer: zonder ruimtepak zou je (explosief) verdampen (14). Doordat Mars 6,5 keer kleiner is dan de aarde en ook een lager ‘soortelijk gewicht’ heeft, weeg je daar 62 procent minder (16). Onze botten en spieren blijven dus in gevaar. Een ozonlaag en magnetisch veld ontbreken. Dus worden we met zonnestraling en –deeltjes gebombardeerd met verbranding en DNA-mutaties als cadeau (14,17-19). Had ik de stofstormen al genoemd? Deze laten de fijnste deeltjes over een periode van weken tot maanden doordringen tot de meest onmogelijke plaats.

Overleven op Mars vereist volop technische oplossingen. De Marsbodem bevat geen leven zoals planten, bacteriën, schimmels en wormen. Er is geen organisch materiaal (20) dus naar olie en gas hoef je niet te zoeken. Een Wageningse groep slaagde erin om gewassen, waaronder tomaten, te kweken op een nagemaakte Marsbodem. Wel moest een stikstofbron worden toegevoegd en de tomaten genoten van een aardse temperatuur en atmosfeer (21). De Marsbodem bevat veel perchloraat dat de opname van jodide in onze schildklier remt (14,22,23).

Dan zijn er nog de invloeden van sociale afzondering en beperkingen op onze geest (24). Als een paar weken lockdown al teveel is, hoe gelukkig zijn we dan op Mars? Marsbewoning negeert de wetten van Darwin en is daarmee vooral een utopie. Hopelijk inspireert het de mensheid om behoorlijk voor onze eigen planeet te gaan zorgen. Want gelet op alle problemen van leven op Mars, lijkt verwijdering van een beetje CO₂ uit onze lucht ineens een peulenschil! (25)

Beeld: A. Koolshooter

Referenties

1.           Long Hauls in Space Seem to Increase Brain Damage Risk, Study Finds. David Nield; Science Alert, 14 October 2021, last accessed 22 November 2021                                                     

https://www.sciencealert.com/long-hauls-in-space-seems-to-increase-brain-damage-risk-study-finds

2.           Zu Eulenburg P, Buchheim JI, Ashton NJ, Vassilieva G, Blennow K, Zetterberg H, Choukér A. Changes in Blood Biomarkers of Brain Injury and Degeneration Following Long-Duration Spaceflight. JAMA Neurol. 2021 Oct 11:e213589. doi: 10.1001/jamaneurol.2021.3589. Epub ahead of print. PMID: 34633430; PMCID: PMC8506292.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34633430/

3.           Here’s How Space Travel Changes the Brain. Rachael Rettner, LiveScience. November 01, 2017, last accessed 22 november 2021.

https://www.livescience.com/60840-space-travel-brain.html

4.           Roberts DR, Albrecht MH, Collins HR, Asemani D, Chatterjee AR, Spampinato MV, Zhu X, Chimowitz MI, Antonucci MU. Effects of Spaceflight on Astronaut Brain Structure as Indicated on MRI. N Engl J Med. 2017 Nov 2;377(18):1746-1753. doi: 10.1056/NEJMoa1705129. PMID: 29091569.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29091569/

5.           Jandial R, Hoshide R, Waters JD, Limoli CL. Space-brain: The negative effects of space exposure on the central nervous system. Surg Neurol Int. 2018 Jan 16;9:9. doi: 10.4103/sni.sni_250_17. PMID: 29416906; PMCID: PMC5791508.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29416906/

6.           Astronaut Lingo: What Is “Puffy Head Bird Legs?” Beth Wilson, Educator and Host of STEM in 30. Posted on Oct 23, 2017, accessed 22 november 2021

https://airandspace.si.edu/stories/editorial/astronaut-lingo-puffy-head-bird-legs

7.           The Blight of Spaceflight. Posted by S. Heart. Wednesday, July 8, 2015, accessed 22 november 2021

              http://mindfulmem.blogspot.com/2015/07/the-blight-of-spaceflight.html

8.           Spaceflight Bad for Astronauts’ Vision, Study Suggests, SPACE, Space.com Staff March 13, 2012, accessed 22 november 2021

https://www.space.com/14876-astronaut-spaceflight-vision-problems.html

9.           How do astronauts battle loss in blood volume in microgravity? StackExchange

https://space.stackexchange.com/questions/2611/how-do-astronauts-battle-loss-in-blood-volume-in-microgravity

10.         Study looks at hoe astronaut’s body changed after a year in space. Vanessa Wasta. Hub, April  11, 2019. Accessed 22 november 2021.

https://hub.jhu.edu/2019/04/11/astronaut-twin-study-scott-mark-kelly/

11.         Garrett-Bakelman FE, Darshi M, Green SJ, Gur RC, Lin L, Macias BR, McKenna MJ, Meydan C, Mishra T, Nasrini J, Piening BD, Rizzardi LF, Sharma K, Siamwala JH, Taylor L, Vitaterna MH, Afkarian M, Afshinnekoo E, Ahadi S, Ambati A, Arya M, Bezdan D, Callahan CM, Chen S, Choi AMK, Chlipala GE, Contrepois K, Covington M, Crucian BE, De Vivo I, Dinges DF, Ebert DJ, Feinberg JI, Gandara JA, George KA, Goutsias J, Grills GS, Hargens AR, Heer M, Hillary RP, Hoofnagle AN, Hook VYH, Jenkinson G, Jiang P, Keshavarzian A, Laurie SS, Lee-McMullen B, Lumpkins SB, MacKay M, Maienschein-Cline MG, Melnick AM, Moore TM, Nakahira K, Patel HH, Pietrzyk R, Rao V, Saito R, Salins DN, Schilling JM, Sears DD, Sheridan CK, Stenger MB, Tryggvadottir R, Urban AE, Vaisar T, Van Espen B, Zhang J, Ziegler MG, Zwart SR, Charles JB, Kundrot CE, Scott GBI, Bailey SM, Basner M, Feinberg AP, Lee SMC, Mason CE, Mignot E, Rana BK, Smith SM, Snyder MP, Turek FW. The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Science. 2019 Apr 12;364(6436):eaau8650. doi: 10.1126/science.aau8650. PMID: 30975860; PMCID: PMC7580864.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30975860/

12.         NASA’s Twins Study Results Published in Science Journal. NASA Apr 11, 2019; accessed 24 November 2021

https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-twins-study-results-published-in-science

13.         How Long Does It Take to Get to Mars? Nola Taylor Redd November 14, 2017, accessed 22 november 2021

https://www.space.com/24701-how-long-does-it-take-to-get-to-mars.html

143.       Mars is a very different world. How would we cope with living there? So you want to go to Mars… Graziella Caprarelli, Helen Maynard-Casely, Anthony Klein. Australian Academy of Science.

https://www.science.org.au/curious/space-time/mars

15.         Mars might have liquid water: Curiosity rover finds brine conditions. PHYS ORG . Niels Bohr Institute, april 13, 2015. Accesed 22 november 22021

https://phys.org/news/2015-04-mars-liquid-curiosity-rover-brine.html

16.         Earth and Mars: Comparison of Planetary Neighbours. Tomatosphere, accessed 22 november 2021

             http://tomatosphere.letstalkscience.ca/Resources/library/ArticleId/4664/earth-vs-mars.aspx

17.         Traveling to Mars? Top 6 health challenges. EarthSky Eleanor Imster, October 18, 2017; accessed 23 November 2021

18.         Restier-Verlet J, El-Nachef L, Ferlazzo ML, Al-Choboq J, Granzotto A, Bouchet A, Foray N. Radiation on Earth or in Space: What Does It Change? Int J Mol Sci. 2021 Apr 3;22(7):3739. doi: 10.3390/ijms22073739. PMID: 33916740; PMCID: PMC8038356. 

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33916740/

19.         Mars Compared to Earth—Eight basic differences (Educational). Youtube video. IRIS Earthquake Science. Viewed 22 november 2021

20.         Soul on Mars. The dirt on Martian soil. Tomatosphere, accessed 22 november 2021

              http://tomatosphere.letstalkscience.ca/Resources/library/ArticleId/5302/soil-on-mars.aspx

21.         Wamelink GW, Frissel JY, Krijnen WH, Verwoert MR, Goedhart PW. Can plants grow on Mars and the moon: a growth experiment on Mars and moon soil simulants. PLoS One. 2014 Aug 27;9(8):e103138. doi: 10.1371/journal.pone.0103138. PMID: 25162657; PMCID: PMC4146463.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25162657/

22.         Ravera S, Reyna-Neyra A, Ferrandino G, Amzel LM, Carrasco N. The Sodium/Iodide Symporter (NIS): Molecular Physiology and Preclinical and Clinical Applications. Annu Rev Physiol. 2017 Feb 10;79:261-289. doi: 10.1146/annurev-physiol-022516-034125. PMID: 28192058; PMCID: PMC5739519.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28192058/

23.         De la Vieja A, Santisteban P. Role of iodide metabolism in physiology and cancer. Endocr Relat Cancer. 2018 Apr;25(4):R225-R245. doi: 10.1530/ERC-17-0515. Epub 2018 Feb 1. PMID: 29437784.           

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29437784/

24.         The Human Body in Space. NASA Feb 2, 2021, accessed 23 November 2021

https://www.nasa.gov/hrp/bodyinspace

25.         Climate Change: Atmospheric Carbon Dioxide. NOAA Climate.gov. Rebecca Lindsey, August 14, 2020, updated October 7, 2021, accessed 22 November 2021

https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide