Что станет с человеческим телом на Марсе?

Марс может оказаться слишком легким для человеческого тела. Мы привыкли жить в условиях земной гравитации, под которую за миллионы лет эволюции настроились наши кости, мышцы, сердце и система равновесия. Но стоит человеку оказаться на Красной планете, как привычные физические условия резко изменятся: ведь марсианская гравитация составляет всего около 38% земной.

Сначала это может показаться преимуществом: прыгать станет проще,  поднимать тяжести — легче. Но для организма такая «невесомость» далеко не безобидна. Если человек проведет на Марсе месяцы или годы, его тело начнет адаптироваться к новой среде — и далеко не в лучшую сторону. Исследователь Флориан Нойкарт в работе Towards Sustainable Horizons: A Comprehensive Blueprint for Mars Colonization изучил, каким изменениям будет подвергаться тело человека в новой для себя среде.

Кости начнут терять прочность

На Земле скелет постоянно испытывает механическую нагрузку. Каждый шаг, подъем по лестнице, бег или даже простое поддержание тела в вертикальном положении заставляют костную ткань работать против силы тяжести.

На Марсе эта нагрузка резко уменьшится. Согласно исследованию, именно снижение механического воздействия на кости может привести к уменьшению минеральной плотности костной ткани. Со временем это способно привести к остеопении, а в более тяжелых случаях — к остеопорозу, при котором кости становятся более слабыми и хрупкими.Это один из принципиальных парадоксов марсианской жизни: физически человеку будет проще перемещать собственное тело, но именно отсутствие привычной нагрузки станет угрозой для его скелета.

И если на Марсе это не будет серьезной проблемой, то при возвращении на Землю эта особенность непременно даст о себе знать. Исследование Нойкарта не дает конкретного прогноза того, насколько быстро и насколько сильно изменится костная ткань марсианского поселенца, однако сама необходимость дальнейшего изучения последствий низкой гравитации означает, что переход обратно к земным условиям не будет простой процедурой.

Предлагаемая стратегия основана прежде всего на искусственном создании нагрузки. Исследование рассматривает регулярные упражнения с нагрузкой на скелет, а также медикаментозные методы и питание с достаточным количеством кальция и витамина D. Фактически будущему жителю Марса придется каждый день искусственно создавать для своего организма те нагрузки, которые на Земле возникают сами собой.

Это означает, что тренажерный зал в марсианском поселении будет не местом для отдыха или поддержания спортивной формы, а частью системы жизнеобеспечения. Физические упражнения станут такой же необходимостью, как контроль давления, температуры или состава воздуха.

Мышцы начнут работать меньше — и слабеть

Та же проблема касается мышечной системы. На Земле мышцы постоянно противостоят силе тяжести. Даже обычное стояние требует работы целого комплекса мышц. На Марсе вес тела будет существенно меньше, а значит, часть привычной мышечной нагрузки исчезнет. Исследование указывает, что снижение нагрузки в условиях низкой гравитации способно приводить к ослаблению мышц и их атрофии.

Это означает, что изменение будет происходить не потому, что человек станет меньше двигаться. Даже при обычной активности на Марсе его организм будет получать другую физическую нагрузку.

Для будущего поселенца это может иметь прямые практические последствия. В марсианской колонии человеку потребуется физическая сила для ремонта оборудования, работы с техникой, перемещения грузов, строительства и выполнения аварийных операций. Если мышцы будут постепенно терять массу и силу, это станет уже не только медицинской, но и эксплуатационной проблемой.

Колония окажется зависимой от физической работоспособности каждого человека, особенно на ранних этапах, когда количество жителей будет небольшим.

Сердце и кровообращение тоже столкнутся с новой гравитацией

Еще более сложные изменения могут происходить внутри организма. Снижение гравитации влияет на распределение жидкостей в теле. На Земле сила тяжести способствует определенному распределению крови между верхней и нижней частями тела. При изменении гравитационной нагрузки эта система сталкивается с другими условиями.

В исследовании говорится о возможности перераспределения жидкостей, изменений объема крови и возникновения ортостатической непереносимости — состояния, при котором организму становится сложнее нормально реагировать на изменение положения тела.

Для человека это особенно важно при переходе между разными режимами активности. Организм должен постоянно поддерживать достаточное кровоснабжение мозга и других органов. Если сердечно-сосудистая система адаптируется к жизни в условиях 0,38 g, возвращение к земной гравитации может стать серьезным испытанием.

Исследование предлагает использовать сразу несколько способов противодействия этим изменениям: компрессионную одежду, сердечно-сосудистые тренировки и контроль гидратации.

То есть в марсианском поселении контроль состояния организма станет постоянной процедурой. Недостаточно будет просто измерять температуру или давление время от времени. Для людей, живущих годами в условиях сниженной гравитации, потребуется отслеживать изменения, которые происходят внутри организма постепенно.

И здесь возникает еще одна особенность марсианской медицины: врачам придется не просто лечить уже возникшие заболевания, а постоянно предотвращать физиологическую деградацию.

Зрение может измениться из-за перераспределения жидкостей

Одно из наиболее неожиданных последствий низкой гравитации связано со зрением. У многих космонавтов уже фиксируются изменения зрения; на Марсе это может стать хронической проблемой: размытость, отёк зрительного нерва, изменения внутриглазного давления. Исследование связывает потенциальные нарушения зрения с изменениями внутричерепного давления, возникающими вследствие перераспределения жидкостей в условиях сниженной гравитации.

Иными словами, проблема может возникнуть не непосредственно в глазах. Изменение гравитационной среды влияет на движение жидкостей внутри организма, а это, в свою очередь, может отражаться на зрительной системе.

Для марсианского поселенца зрение будет иметь критическое значение. На Земле ухудшение зрения можно компенсировать очками, контактными линзами или медицинской помощью. На Марсе ситуация сложнее: человек может находиться в сотнях миллионов километров от ближайшей полноценной медицинской инфраструктуры. Поэтому состояние глаз придется регулярно контролировать. Исследование рассматривает мониторинг здоровья глаз, специальные средства коррекции зрения и регулирование давления внутри жилых помещений как возможные способы уменьшения риска.

Изменится не только тело, но и физические ощущения

Марсианская гравитация изменит и саму механику движения. Исследование указывает, что сила тяжести Марса составляет примерно 0,375 земной, что влияет на сцепление, устойчивость и поведение техники на поверхности планеты.

Для человека это означает совершенно другой опыт перемещения. Собственный вес будет значительно меньше, движения станут иными, а привычные земные представления о скорости, усилии и равновесии перестанут работать в прежнем виде.

Однако важно не путать ощущение легкости с физиологической безопасностью. То, что человеку легче поднять груз или совершить прыжок, не означает, что его организм получает достаточную нагрузку для поддержания здоровья.

Именно в этом заключается одна из главных особенностей жизни на Марсе: внешне человек может чувствовать себя физически более свободным, тогда как внутри его организм будет постепенно испытывать дефицит привычной нагрузки.

Что произойдет с детьми, рожденными на Марсе?

Наиболее сложный вопрос возникает в тот момент, когда речь идет уже не о взрослых людях, прилетевших с Земли, а о следующем поколении.

Исследование Нойкарта рассматривает последствия сниженной гравитации для здоровья человека, но не дает достаточного основания утверждать, как именно будет развиваться организм ребенка, рожденного и выросшего на Марсе. Поэтому любые заявления о том, что у таких людей обязательно сформируются принципиально другие скелеты, мышцы или пропорции тела, в рамках данного исследования были бы уже спекуляцией.

Это одна из наиболее фундаментальных неизвестных будущей колонизации.Организм взрослого человека формируется в земной гравитации, а затем приспосабливается к новой среде. У ребенка, который с самого начала развивается в условиях марсианской гравитации, ситуация будет совершенно иной. Но насколько иной — пока нельзя достоверно сказать на основании рассматриваемой работы.

Радиация добавит еще один уровень риска

Низкая гравитация — далеко не единственная угроза для человеческого организма.

Марс практически не защищен от космического излучения: у планеты нет глобального магнитного поля, а ее атмосфера значительно тоньше земной. В исследовании радиация рассматривается как один из ключевых факторов, который необходимо учитывать при создании постоянных поселений. В частности, автор приводит оценки радиационного воздействия на человека во время межпланетного перелета и пребывания на поверхности.

Поэтому будущий марсианский организм будет одновременно испытывать два совершенно разных типа нагрузки. С одной стороны — недостаток гравитации, который постепенно меняет работу костей, мышц и сердечно-сосудистой системы. С другой — повышенное радиационное воздействие, создающее отдельный риск для здоровья.

Именно поэтому автор рассматривает подземные поселения как один из вариантов защиты: марсианский грунт способен одновременно служить строительным материалом и радиационным экраном.