Вопрос о том, существовала ли на Марсе жизнь, остаётся открытым до сих пор, а его нынешняя среда с интенсивной радиацией и разреженной атмосферой представляется для жизни совсем не благоприятной. Но есть версия, что там могли бы выжить земные лишайники. И недавно она нашла новое подтверждение.

Источник изображения: David Clode / unsplash.com

Лишайники — это симбионты, то есть два находящихся во взаимовыгодных отношениях организма: грибки (до 90 %) и фотосинтетические компоненты (водоросли или цианобактерии). Чтобы установить способность некоторых лишайников выжить на Марсе, группа исследователей под руководством доцента Ягеллонского университета Кайи Скубалы (Kaja Skubała) при поддержке Центра космических исследований при Польской академии наук имитировала марсианские условия для видов Diploschistes muscorum и Cetrarea aculeata.

Ионизирующее излучение на Марсе представляет угрозу для большинства форм жизни, потому что вызывает повреждения на клеточном уровне; они могут мешать физическим, генетическим, морфологическим и биохимическим процессам в зависимости от организма и уровня радиации. На стороне лишайников такие преимущества как низкий метаболизм, незначительная потребность в питании и долголетие. Лишайники, как и тихоходки, способны долгое время пребывать в высушенном состоянии, пока не наберутся воды; у них также есть продукты метаболизма, которые защищают от ультрафиолетовых лучей и пигменты меланина, которые защищают от радиации.

Воздействие ультрафиолета на лишайники уже изучалось раньше, поэтому исследователи решили заняться воздействием на них ионизирующего излучения, когда они активны — для поддержания метаболизма лишайникам нужна вода; поэтому в ходе эксперимента их опрыскивали водой. Каждый вид провёл пять часов в тёмной камере, где имитировались марсианские условия: низкое давление, низкая влажность, атмосфера преимущественно из углекислого газа и температура от 18 °C днём до -26°C ночью. Уровни рентгеновского излучения в камере установили в соответствие с уровнем на поверхности Марса во время сильной солнечной активности, хотя солнечные вспышки и колебания солнечного ветра делают фактические условия на планете непредсказуемыми.

Когда лишайники вывели из имитированной марсианской среды обитания, учёные обнаружили, что оба вида сохранили некоторую влагу вопреки её дефициту в среде — это дало основания предположить, что некоторая метаболическая активность имела место как в грибковых, так и в фотосинтетических компонентах. Ранее ионизирующее излучение испытывали только на фотосинтетическом, но не грибковом компоненте. Если лишайник не обезвожен, он более подвержен повреждениям от ионизирующего излучения. Механизмы восстановления есть и у грибковых, и у водорослевых клеток метаболически активных лишайников, но Diploschistes muscorum оказался гораздо более устойчив к излучению, чем Cetrarea aculeata.

На метаболизм лишайников могут повлиять и другие марсианские условиях, например, атмосфера с преобладанием углекислого газа — но не полностью остановить его. Грибковому компоненту для производства углеводов нужен кислород, но процессы продолжались даже при небольших количествах последнего. Исследователи даже предположили, что кислород могла производить фотосинтетическая часть лишайников, и его использовали грибковые компоненты. Удивительно, но в тёмных условиях фотосинтез не показал большой чувствительности к рентгеновским лучам. Измерения концентрации хлорофилла при помощи флуоресцентной визуализации показали, что фотосинтетический компонент Diploschistes muscorum сохранил жизнеспособность на протяжении всего эксперимента, а у Cetrarea aculeata под действием рентгеновских лучей отметили снижение хлорофилла. Оба лишайника после эксперимента замёрзли, но после разморозки восстановили фотосинтез, причём Cetrarea aculeata быстро восстановил и первоначальный уровень хлорофилла.

Чтобы сделать вывод о способности лишайников к выживанию на Марсе, доцент Скубала предлагает провести дополнительные исследования: определить все особенности и механизмы адаптации, которые позволяют им выживать в условиях интенсивного ионизирующего излучения. Почему Diploschistes muscorum оказался эффективнее в смягчении ущерба от радиации, пока до конца не известно. По итогам эксперимента было установлено, что во время её воздействия повысилась концентрация антиоксидантов, особенно глутатиона — он способен ограничивать клеточные повреждения у людей и других организмов. Он помог лишайнику пережить ионизирующее излучение, но это не значит, что он может защитить и человека.

Магнитное поле Земли надёжно защищает жизнь на планете от космической радиации. Но чем дальше от планеты, тем больше рентгенов получит путешественник. Доза радиации за один день на МКС равна годовой дозе на поверхности Земли. При перелётах на Марс всё ещё хуже. Радиация сильно подорвёт здоровье космонавтов. Поэтому множество учёных ищут материалы и возможности для защиты людей в космосе от ионизирующего излучения, например, с помощью гидрогеля.

Источник изображения: ESA

С многих позиций идеальным экраном от радиации для космического корабля является обычная вода. Её плотность и молекулярный состав с водородной компонентой хорошо поглощают энергичные частицы. Но вода на борту или вокруг борта — это риск коротких замыканий и протечек. Было бы неприятно утонуть в собственном корабле по пути на Марс или обратно. Также вода в невесомости может оказывать дестабилизирующее влияние на центр масс корабля и прямо привести к разрушению оболочки, если вдруг начнёт плескаться внутри антирадиационного экрана.

К счастью, учёные уже научились заключать воду в надёжные оболочки — это всевозможные гидрогели, которые широко используются в медицине и промышленности. Исследователи с химического факультета полимеров и биоматериалов бельгийского Университета Гента (Ghent University) провели глубокий анализ усовершенствованного суперпоглощающего полимера (SAP), способного в сотни раз увеличиваться в процессе поглощения воды. В сочетании с 3D-печатью полимер открывает путь к промышленному изготовлению антирадиационных экранов для кораблей и даже скафандров.

«Ведётся постоянный поиск лёгких материалов для защиты от радиации, — поясняют учёные. — В ходе нашей исследовательской деятельности мы успешно продемонстрировали, что гидрогели безопасны для использования в космических условиях. В этом последующем проекте мы применяем различные технологии для придания материалу трёхмерной структуры и расширения производственного процесса, чтобы мы могли на шаг приблизиться к производству».

Учёные обнаружили связь между молниями в атмосфере Земли и появлением электронов с околосветовыми скоростями в радиационных поясах Ван Аллена вокруг планеты. В данных спутниковых наблюдений за десять лет такие события часто разделены интервалами менее секунды, что указывает на прямую связь. Это означает, что погода на Земле имеет прямое воздействие на околоземную космическую погоду, которая способна оказывать негативное влияние на спутники и космонавтов.

Снимок грозы с борта МКС. Источник изображений: NASA

Пояса Ван Аллена — это две относительно стабильных области пространства вокруг Земли, которые служат ловушкой для высокоэнергетических частиц из космоса и от Солнца. Пояса формирует магнитное поле планеты: внутренний пояс простирается от 640 до 9600 км, а внешний — от 13 500 до 58 000 км. Без этой защиты поверхность Земли была бы вычищена радиацией от всей биологической жизни. Электроника также боится частиц с высокой энергией, которые могут вызывать как сбои, так и непосредственное повреждение чипов.

Группа учёных во главе с Максом Файнландом (Max Feinland) из Университета Колорадо (University of Colorado) в Боулдере проанализировала данные спутниковых наблюдений за активностью в поясах Ван Аллена в период с 1996 по 2006 год и обнаружила там 45 всплесков появления облаков высокоэнергетических электронов со скоростями, близкими к скорости света. Такие частицы легко покидали области поясов Ван Аллена и становились угрозой как космонавтам, так и спутникам на всех орбитах. Но что самое удивительное, ряд событий возникал сразу после разрядов молний в атмосфере Земли.

Схематическое изображение поясов Ван Аллена

Традиционно люди на орбите и операторы спутников предупреждаются о радиационной опасности в связи с активностью Солнца, будь то просто вспышки или выбросы корональной массы. Появление высокоэнергетических частиц с тыла никто не учитывает, однако теперь учёным нужно внимательнее изучить процесс их рождения и, не исключено, что тем самым проявится новый контур угрозы. Пока исследователи полагают, что порождаемые грозовыми разрядами электромагнитные волны — так называемые атмосферики (волны Уистлера в зарубежной литературе) — провоцируют цепную реакцию в облаках низкоэнергетических электронов в поясах Ван Аллена, что ведёт к появлению электронов-убийц и их разлёту во всех направлениях.

Южнокорейский регулятор установил, что Samsung Electronics нарушила правила безопасности в отношении источников радиационного излучения, в результате чего рабочие на полупроводниковом производстве подверглись воздействию излучения. Компании назначен скромный штраф, но он может оказаться не единственным.

Источник изображения: BoliviaInteligente / unsplash.com

Комиссия по ядерной безопасности назначила Samsung административное наказание в виде штрафа в размере 10,5 млн вон ($7900) на основании результатов проведённого расследования, передаёт Bloomberg со ссылкой на заявление ведомства. Компании также могут быть назначены дополнительные штрафы за два других нарушения, сообщил один из чиновников.

В мае двое рабочих Samsung в Гихыне, что в 40 км от Сеула, подверглись воздействию радиации в объёме, который значительно превысил годовую норму. Инцидент произошёл во время работ по обслуживанию оборудования, которое производит анализ кремниевых пластин. Оба пострадавших были госпитализированы.

Предохранительное устройство, которое автоматически отключает источник излучения при открытии дверцы, не сработало из-за халатности со стороны отдела радиационной безопасности Samsung. Руководство компании заявило, что готово содействовать расследованию и оказать помощь пострадавшим рабочим. И пообещало сделать всё возможное для предотвращения таких инцидентов в дальнейшем.

Корейский регулятор в области ядерной безопасности инициировал проверку в отношении компании Samsung из-за того, что двое её занятых в полупроводниковом производстве сотрудников подверглись воздействию радиации.

Источник изображения: Jonathan Kemper / unsplash.com

У пострадавших в инциденте сотрудников Samsung наблюдаются аномальные симптомы в области пальцев из-за локального воздействия излучения, хотя их анализы крови в норме, говорится в заявлении, опубликованном Комиссией по ядерной безопасности Кореи (NSSC). Они были госпитализированы в Корейский институт радиологии и медицины и сейчас находятся под наблюдением; им предстоят дальнейшие обследования.

Инцидент произошёл 27 мая на производственной линии завода Samsung в 40 км к югу от Сеула. Чтобы установить причину аварии, комиссия приостановила работу оборудования, из-за которого работники компании подверглись воздействию радиации. Samsung оказывает поддержку пострадавшим в результате инцидента сотрудникам, отметили в компании, и будет сделано всё возможное, чтобы предотвратить подобные аварии в будущем.