NASA dan Badan Antariksa Nasional China (CNSA) berencana mengirim astronot ke Mars sedini dekade berikutnya.

Tentu saja, tujuan ambisius ini membutuhkan perencanaan, riset, serta antisipasi dan persiapan yang matang untuk semua potensi tantangan. Di antaranya, kesehatan dan keselamatan astronot adalah yang paling utama.

Selain bahaya terkait waktu tempuh yang lama – radiasi dan efek gravitasi mikro dalam waktu panjang – ada juga masalah Mars itu sendiri.

Selain paparan tingkat radiasi yang lebih tinggi, gravitasi Mars hanya sekitar 38 persen dari gravitasi Bumi.

Ini berpotensi menimbulkan risiko kesehatan jangka panjang. Sebuah tim peneliti internasional saat ini sedang mempelajari bagaimana gravitasi Mars akan mempengaruhi aspek penting kesehatan manusia: otot rangka.

Otot ini, yang merupakan jaringan paling melimpah di tubuh manusia (menyumbang lebih dari 40 persen total massa tubuh), sangat penting untuk pergerakan dan kesehatan metabolik.

Apalagi, jaringan otot ini sangat sensitif, dan gravitasi rendah berpotensi menyebabkan hilangnya kekuatan, ukuran, dan performa otot secara signifikan. Karena itu, penting untuk menentukan bagaimana jaringan otot ini akan bertahan di lingkungan Mars.

Tim peneliti ini terdiri dari ilmuwan dari Institute of Medicine di University of Tsukuba, Tohoku Medical Megabank Organization, Advanced Research Center for Innovations in Next-Generation Medicine (INGEM), Beth Israel Deaconess Medical Center, Brigham and Women’s Hospital, Japan Aerospace Exploration Agency’s (JAXA) Space Environment Utilization Center, dan beberapa universitas.

Hasil penelitian mereka dipublikasikan di jurnal Science Advances.

Untuk eksperimen mereka, tim mempelajari bagaimana gravitasi rendah mempengaruhi jaringan otot rangka pada 24 tikus yang dikirim ke modul eksperimen Kibo milik JAXA.

Tikus-tikus ini kemudian ditempatkan dalam perangkat centrifuge buatan JAXA bernama Multiple Artificial-gravity Research System (MARS), di mana mereka dihadapkan pada empat level gravitasi yang berbeda – mikrogravitas, 0,33 g, 0,67 g, dan 1 g – selama periode 28 hari.

Tikus-tikus ini menjalani pengujian pra-peluncuran sebelum diluncurkan di NASA’s Kennedy Space Center, lalu dikembalikan ke sana untuk pengambilan sampel pasca-penerbangan.

Sampel-sampel ini kemudian diperiksa oleh ilmuwan di Metabolism and Muscle Biology Lab (MMBL) di Departemen Nutrisi University of Rhode Island (URI). Seperti yang dikatakan Profesor Marie Mortreux, yang memimpin MMBL, dalam sebuah berita di Rhody Today:

“Meskipun kita bisa mensimulasikan penerbangan luar angkasa di Bumi pada manusia, itu sangat rumit dan mahal. Kami punya centrifuge yang bisa digunakan untuk memaparkan manusia pada level gravitasi tertentu sementara, tapi tidak homogen atau konstan.

Kami menggunakan level gravitasi yang terpisah sama rata untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang respons dosis setiap sistem terhadap gravitasi. Kelompok uji yang terpapar 0,33g sangat mendekati gravitasi Mars (0,38g). Temuan kami untuk kelompok itu bisa diterjemahkan ke dalam tindakan untuk memungkinkan eksplorasi Mars.”

Mortreux dan timnya menganalisis berat, kekuatan, dan pergerakan tikus setelah dikembalikan ke NASA’s Kennedy Space Center. Analisis mereka menunjukkan bahwa 0,33 g mengurangi atrofi otot yang disebabkan oleh penerbangan luar angkasa, dengan pencegahan penuh pada 0,67 g.

Mereka juga mengukur kekuatan cengkeraman lengan depan tikus menggunakan electrical impedance myography (EIM), yang menunjukkan bahwa 0,67 g cukup untuk menjaga performa otot.

Hasil mereka secara kolektif menunjukkan bahwa 0,67 g adalah ambang batas kritis untuk mengurangi atrofi otot yang disebabkan oleh penerbangan luar angkasa yang lama.

Selain itu, analisis plasma darah tikus mengidentifikasi 11 metabolit yang menunjukkan perubahan tergantung gravitasi, menunjukkan bahwa mereka bisa berfungsi sebagai biomarker potensial untuk memantau adaptasi fisiologis pada astronot.

Penelitian ini dibangun berdasarkan riset sebelumnya yang dilakukan Montreux bersama Profesor Mary Bouxsein (rekan penulis studi) di Harvard Medical School.

Sementara Bouxsein mengembangkan model mouse gravitasi parsial berbasis darat di awal 2010-an, Montreux mengembangkan model rat gravitasi parsial di Harvard. Jadi, keduanya sangat akrab dengan dampak level gravitasi yang berbeda terhadap jaringan muskuloskeletal.

“Karena misi ini bertujuan menilai gravitasi sebagai sebuah kontinum, kami berada dalam posisi yang tepat untuk melihat apakah hasil berbasis darat kami memiliki outcome yang serupa ketika pengurangan beban mekanis diterapkan di orbit,” kata Montreux.

“Bekerja dengan tim internasional itu menantang sekaligus menarik. Saya pikir pengalaman saya bekerja di Italia, Prancis, dan Amerika Serikat mempersiapkan saya untuk kolaborasi berskala besar seperti itu.”

Satu hal yang bisa diambil dari studi ini adalah misi masa depan ke Mars perlu memperhatikan upaya mitigasi kehilangan otot rangka selama perjalanan panjang antara Bumi dan Mars.

Astronot menjalankan operasi sains rutin dan perlu menjaga mobilitas serta kekuatan otot. Hal yang sama berlaku untuk kesehatan fisik mereka saat kembali ke Bumi.

Terkait: Penerbangan Luar Angkasa Bisa Mengubah Posisi Otak Manusia, Temuan Studi

Temuan ini menunjukkan bahwa torus berputar akan menjadi tambahan yang bijaksana untuk rencana penerbangan luar angkasa di masa depan, seperti NASA’s Non-Atmospheric Universal Transport Intended for Lengthy United States Exploration (NAUTILUS-X) dan aspek serupa.

Artikel ini awalnya dipublikasikan oleh Universe Today. Baca artikel aslinya.