Dans une célèbre expérience de pensée einsteinienne appelée le paradoxe des jumeaux, un jumeau qui s'est embarqué dans un vol tourbillonnant dans l'espace vieillirait plus lentement que le jumeau resté à la maison sur Terre, résultat de la dilatation du temps lors d'un voyage à une vitesse proche de la vitesse de la lumière.
Mais les scientifiques qui étudient les astronautes jumeaux de la NASA dans un scénario réel ont trouvé un peu le contraire: l'astronaute Scott Kelly a peut-être vieilli un peu plus vite en raison de son passage d'un an sur la Station spatiale internationale (ISS) par rapport à son frère lié à la Terre, Mark.
Attention, les théories de la physique d'Albert Einstein sont sûres; Scott Kelly ne voyageait même pas près de la vitesse de la lumière. L'enjeu est la réalité biologique selon laquelle la vie en orbite - avec des dangers tels que les radiations, la microgravité, un mauvais sommeil et des conditions exiguës - peut avoir des conséquences néfastes sur le corps, accélérer le processus de vieillissement et éventuellement augmenter le risque de cancer.
Heureusement pour Scott Kelly et toutes les autres âmes courageuses qui s'aventurent dans l'espace, ces effets néfastes ne semblent pas être extrêmes et le corps semble être en mesure de récupérer principalement, selon l'analyse la plus approfondie de la NASA Twins Study, publiée aujourd'hui (avril 11) dans la revue Science.
L'étude des jumeaux de la NASA
L'occasion d'étudier les seuls jumeaux identiques connus, sans parler de frères et sœurs, qui ont tous deux voyagé dans l'espace était trop grande pour que la NASA la laisse passer. Mark a effectué quatre missions spatiales de la NASA, chacune d'une durée de moins de deux semaines, et a pris sa retraite en 2011.
Scott a également effectué quatre missions spatiales de la NASA, et les trois premières ont été courtes. Pour la quatrième mission, cependant, la NASA a envoyé Scott à l'ISS pendant 342 jours en 2015. L'objectif était d'étudier les effets sur la santé d'un long vol spatial, d'une durée similaire aux neuf mois qu'il faudrait pour se rendre sur Mars. Avec Scott et Mark, la NASA a trouvé les sujets de test et de contrôle parfaits, car les frères partagent le même ADN.
Les jumeaux ont été surveillés avant, pendant et après le vol qui a duré presque un an. L'étude publiée aujourd'hui représente 10 enquêtes distinctes - de haut en bas, c'est-à-dire de la cognition cérébrale et de la santé visuelle aux changements dans les bactéries intestinales - menées par des chercheurs biomédicaux universitaires non affiliés à la NASA.
La principale conclusion a été que Scott s'est surtout rétabli de son année dans l'espace après une année complète de retour sur Terre. Mais cela dit, il y a eu quelques observations curieuses.
Télomères et rayonnement
En orbite, la longueur des télomères de Scott - qui sont des calottes moléculaires situées à l'extrémité de chaque chromosome - a en fait augmenté, signe d'un vieillissement inversé. La longueur des télomères diminue généralement avec l'âge. Ce fut la première observation convaincante d'allongement des télomères, sur Terre ou dans l'espace, selon Susan Bailey, professeur de biologie et d'oncologie du cancer par rayonnement à la Colorado State University et l'un des principaux chercheurs de l'étude.
Mais Scott a perdu ces gains en longueur une fois de retour sur Terre et pourrait, en fait, endommager durablement ses télomères, a déclaré Bailey. (On ne sait pas exactement pourquoi les télomères de Scott se sont allongés dans l'espace.)
"La longueur moyenne des télomères de Scott après le vol s'est stabilisée à près de ses niveaux de contrôle en amont", a déclaré Bailey à Live Science. "Cependant, il a eu beaucoup plus de télomères courts après le vol qu'auparavant. Et c'est là que je pense que la conséquence à long terme sur la santé est - peut-être à risque accru de vieillissement accéléré ou de pathologies associées liées à l'âge comme les maladies cardiovasculaires et certaines cancers. "
De plus, au moins jusqu'à un an après son vol, Scott avait des changements persistants dans ses systèmes immunitaire et de réparation de l'ADN par rapport au contrôle en amont.
"Nous ne savons pas encore si c'est bon ou mauvais, mais nous pouvons dire qu'il semble que le processus de réadaptation aux conditions de la Terre prend un peu de temps", a déclaré Christopher Mason, professeur agrégé de physiologie et de biophysique à Weill Cornell Medicine. à New York, également chercheur principal de l'étude.
Mason a déclaré à Live Science que l'on ne savait pas non plus si Scott présentait un risque accru de cancer à long terme en raison de son exposition au rayonnement cosmique et solaire à bord de l'ISS. Mark et Scott ont tous deux été diagnostiqués et traités avec succès pour un cancer de la prostate en 2007, signe de leur similitude génétique. Scott, cependant, a décrit la menace potentielle de cancer par les radiations spatiales comme une bombe à retardement qui vibrait en lui.
Voyages spatiaux de longue durée et santé
Bien qu'elle n'ait qu'un échantillon, voire deux, la NASA Twins Study a de larges implications pour comprendre les risques pour la santé des voyages spatiaux de longue durée, a déclaré Markus Löbrich, professeur de radiobiologie et de réparation de l'ADN à l'Université de technologie de Darmstadt à Allemagne. Löbrich ne faisait pas partie de l'étude, mais a co-écrit un article de perspective d'accompagnement également publié dans la revue Science.
Löbrich a déclaré à Live Science que l'on sait peu de choses sur les effets sur la santé des voyages dans l'espace, mais la NASA Twins Study a fait les premiers pas pour quantifier les risques. Il a dit que les changements de télomères, par exemple, sont potentiellement graves et pourraient être le résultat d'un rayonnement de particules. La dose de rayonnement sur une mission sur Mars pourrait être jusqu'à cinq fois plus élevée que sur une mission de l'ISS, donc la NASA doit réfléchir à des moyens de protéger les astronautes qui vont et viennent, a-t-il déclaré.
Mais Robert Zubrin, un expert en radiation et fondateur et président de la Mars Society, a déclaré à Live Science que la NASA Twins Study "soutenait que le rayonnement n'est pas un étalage pour les missions humaines sur Mars".
Zubrin, qui n'était pas impliqué dans l'étude, a estimé que la dose de rayonnement d'un an sur l'ISS, partiellement à l'abri du rayonnement solaire et cosmique, serait équivalente à la dose d'un voyage de six mois vers Mars, à la vitesse la plus rapide les méthodes de propulsion actuelles pourraient nous y conduire. Ainsi, le fait que Scott Kelly n'a montré aucun effet néfaste immédiat de son séjour d'un an sur l'ISS, comme cela est vrai pour d'autres personnes qui ont eu une exposition cumulée comparable aux rayonnements dans l'espace, est de bon augure pour l'exploration de Mars, a déclaré Zubrin.
Se rendre sur Mars plus rapidement serait le meilleur scénario pour minimiser les risques pour la santé. Voyageant à une vitesse proche de la lumière, comme le jumeau d'Einstein, nous arrivions dans quelques minutes. À moins d'une percée de propulsion aussi fantastique, nous devrons nous contenter de six à neuf mois. Grâce à Scott et Mark Kelly, les scientifiques sont désormais plus convaincus que le voyage, aussi pénible soit-il, ne sera probablement pas mortel.
Suivez Christopher Wanjek @wanjek pour des tweets quotidiens sur la santé et la science. Wanjek est l'auteur de "Spacefarers: Comment les humains régleront la Lune, Mars et au-delà," de Harvard University Press, printemps 2020.
