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

A NASA e a Administração Espacial Nacional da China (CNSA) têm vindo a planear missões tripuladas a Marte já na próxima década.

Um objectivo desta dimensão exige preparação minuciosa, investigação contínua e, sobretudo, antecipação dos problemas mais prováveis. Entre todos os desafios, a saúde e a segurança dos astronautas continuam a ser a prioridade central.

Riscos da viagem e do próprio planeta Marte

Além dos perigos inerentes a tempos de trânsito muito longos - como a radiação e os efeitos de meses em microgravidade - há ainda as condições específicas do planeta de destino.

Em Marte, para lá da maior exposição a radiação, a gravidade marciana equivale a cerca de 38% da gravidade da Terra. Esta redução pode traduzir-se em riscos de saúde a longo prazo. Um grupo internacional de investigadores está a analisar de que forma a gravidade marciana poderá afectar um elemento essencial da fisiologia humana: o músculo esquelético.

O músculo esquelético, o tecido mais abundante no corpo humano (representa mais de 40% da massa corporal total), é indispensável para o movimento e para a saúde metabólica. Ao mesmo tempo, é particularmente sensível às alterações de carga mecânica: com menos gravidade, pode ocorrer uma diminuição acentuada da força, do volume e do desempenho muscular. Por isso, torna-se crucial perceber como este tecido se comportará no ambiente marciano.

Estudo internacional sobre músculo esquelético e gravidade marciana (NASA, JAXA e CNSA)

A equipa de investigação reuniu cientistas do Instituto de Medicina da Universidade de Tsukuba, da Organização Megabanco Médico de Tohoku, do Centro Avançado de Investigação para Inovações em Medicina de Próxima Geração (INGEM), do Centro Médico Beth Israel Deaconess, do Hospital Brigham e de Mulheres, do Centro de Utilização do Ambiente Espacial da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA) e de várias universidades.

Os resultados foram publicados na revista Avanços da Ciência.

Como foi feito o ensaio no módulo Kibo (JAXA)

Para o experimento, os investigadores avaliaram o impacto da gravidade reduzida no tecido de músculo esquelético de 24 ratos enviados para o módulo experimental Kibo, da JAXA.

Já em órbita, os animais foram colocados num dispositivo de centrífuga desenvolvido pela JAXA, denominado Sistema de Investigação de Gravidade Artificial Múltipla (MARS). Aí, foram expostos durante 28 dias a quatro níveis distintos de gravidade:

• microgravidade
• 0,33 g
• 0,67 g
• 1 g

Antes do lançamento, os ratos realizaram testes pré-voo no Centro Espacial Kennedy da NASA, local para onde regressaram posteriormente, permitindo a recolha de amostras pós-voo.

Análise em laboratório e o que revelaram as medições

As amostras foram analisadas por investigadores no Laboratório de Metabolismo e Biologia Muscular (LMBM), no Departamento de Nutrição da Universidade de Rhode Island. A professora Marie Mortreux (também referida nalguns registos como “Montreux”), que lidera o LMBM, explicou numa notícia do Rhody Hoje:

“Embora possamos simular o voo espacial na Terra em humanos, isso é extremamente complicado e dispendioso. Temos centrífugas que podem ser usadas para expor temporariamente pessoas a certos níveis de gravidade, mas essa exposição não é homogénea nem constante.
Usámos níveis de gravidade igualmente espaçados para obter uma melhor visão da relação dose–resposta de cada sistema à gravidade. O grupo de teste exposto a 0,33 g ficou extremamente próximo da gravidade marciana (0,38 g). As nossas conclusões para esse grupo podem traduzir-se em acções que viabilizem a exploração de Marte.”

Depois do regresso ao Centro Espacial Kennedy, Mortreux e a sua equipa avaliaram peso, força e movimento dos ratos. A análise indicou que:

• 0,33 g atenuou a atrofia muscular induzida pelo voo espacial;
• a prevenção total da atrofia foi observada a 0,67 g.

A equipa mediu ainda a força de preensão dos membros anteriores através de miografia por impedância eléctrica (MIE), verificando que 0,67 g foi suficiente para preservar o desempenho muscular.

No conjunto, os resultados apontam para 0,67 g como um limiar crítico para reduzir de forma eficaz a atrofia muscular associada a períodos prolongados de voo espacial.

Metabolitos no plasma e biomarcadores para astronautas

Para além das alterações musculares, a análise do plasma sanguíneo dos ratos identificou 11 metabolitos com mudanças dependentes do nível de gravidade. Estes compostos poderão vir a funcionar como biomarcadores para acompanhar, em astronautas, a adaptação fisiológica ao ambiente espacial e a diferentes regimes de gravidade parcial.

Continuidade com modelos anteriores e colaboração internacional

Este trabalho dá seguimento a investigações anteriores conduzidas por Mortreux com a professora Mary Bouxsein (co-autora do estudo) na Faculdade de Medicina de Harvard.

No início da década de 2010, Bouxsein desenvolveu um modelo em ratos para estudar gravidade parcial em condições terrestres; mais tarde, Mortreux criou em Harvard um modelo equivalente em ratazanas. Assim, ambas tinham já experiência directa sobre como diferentes níveis de gravidade influenciam os tecidos músculo-esqueléticos.

Segundo Mortreux:

“Como esta missão procurava avaliar a gravidade como um contínuo, estávamos numa posição ideal para verificar se os nossos resultados em terra teriam desfechos semelhantes quando uma menor carga mecânica fosse aplicada em órbita.”

E acrescentou:

“Trabalhar com uma equipa internacional foi desafiante e entusiasmante. Penso que a minha experiência a trabalhar em Itália, França e nos Estados Unidos me preparou para colaborações desta escala.”

Implicações para missões a Marte: evitar a perda de músculo esquelético no trânsito

Uma conclusão prática do estudo é que futuras missões a Marte terão de considerar seriamente como mitigar a perda de músculo esquelético durante o longo percurso entre a Terra e Marte.

Os astronautas precisam de manter mobilidade e força para executar operações científicas regulares, tarefas técnicas e actividades do dia-a-dia a bordo. E essa capacidade é igualmente importante para garantir um regresso mais seguro à Terra, onde a gravidade total volta a impor exigências imediatas ao organismo.

Para além de estratégias já conhecidas - como treino resistido com dispositivos compactos, rotinas de exercício ajustadas à duração da missão e suporte nutricional orientado para a preservação muscular - estes resultados reforçam o valor de soluções que introduzam gravidade artificial de forma mais consistente. Monitorizar biomarcadores como os metabolitos identificados poderá também ajudar a ajustar contramedidas em tempo real, reduzindo riscos antes de surgirem perdas funcionais significativas.

Rotação e gravidade artificial: toros giratórios e o conceito NAUTILUS-X

As conclusões sugerem ainda que estruturas rotativas em forma de toro (anéis giratórios) podem ser uma adição sensata aos planos de voo espacial de próxima geração, ao estilo do conceito da NASA Transporte Universal Não Atmosférico Destinado à Exploração Prolongada dos Estados Unidos (NAUTILUS-X) e propostas semelhantes. A lógica é simples: ao criar gravidade artificial por rotação durante a viagem, seria possível aproximar o corpo de níveis de carga mecânica mais protectores - potencialmente próximos do limiar observado de 0,67 g - reduzindo a probabilidade de atrofia muscular.

Este artigo foi originalmente publicado pela plataforma Universo Hoje. Leia o artigo original.