Quanta radiazione c’è su Marte?
Le radiazioni sono uno dei maggiori ostacoli per le missioni spaziali di lunga durata, come quelle che si prevedono per il futuro su Marte ma anche quelle che già si effettuano sulla Stazione Spaziale Internazionale. Si può quantificare in qualche modo il problema?
La maggior parte (il 60%) delle radiazioni ionizzanti sulla Terra è dovuta al gas radon, che è un prodotto del decadimento dell’Uranio e del Torio presente in abbondanza nella crosta terrestre. Alcune zone hanno più uranio nel terreno di altre (Lazio e Campania sono ricche di giacimenti di Uranio e Torio, Viterbo è la città più radioattiva d’Italia). Un 8% deriva dai raggi cosmici, quindi chi vive sulle alpi assorbe più radiazione cosmica di un abitante della Pianura Padana. Un altro 8% da raggi gamma provenienti dal terreno (marmo e cemento contengono sempre tracce di Uranio). Un 11% della dose annuale assorbita dagli esseri umani deriva dall’imaging medico (Raggi X, CT scan ecc) e un 4% dalla medicina nucleare. Sorprendentemente un altro 11% di radioattività che assorbiamo lo produce il nostro corpo. Infatti siamo pieni di potassio e carbonio e di questi una percentuale è radioattiva.
Viviamo in un brodo di radiazioni. Numeri alla mano, in media (e senza contare la radiazione prodotta internamente) l’ambiente ci fornisce tra 0,10 e 0,15 microsievert ogni ora (il sievert è l’unità di misura degli effetti e del danno provocato dalla radiazione su un organismo). Questo significa che in un giorno di media una persona assorbe dai 2,4 ai 3,6 microsievert. In un anno, sommando anche la dose interna si arriva a circa 3,5 millisievert.
Radiazioni nell’imaging medico
Ora guardiamo queste dosi dalla prospettiva dell’imaging medico. Quanta radiazione assorbiamo da una lastra a raggi X al petto? Oggigiorno la dose si assesta intorno ai 20 microsievert, grazie agli schermi intensificatori, ma 15/20 anni fa una lastra al petto poteva dare una dose di radiazioni 5 volte maggiore.
Una mammografia produce una dose di 400 microsievert, un CT scan alla testa 2 millisievert, una Pet colonscopia circa 10 millisievert. Per inquadrare bene questi numeri prendiamo in considerazione un valore legale limite. Qual è la dose massima annuale consentita a un essere umano che lavora nell’industria nucleare? 50 millisievert.
Alta quota di radiazioni ad alta quota
Ora alziamoci in quota. L’aeronautica è ufficialmente considerata un lavoro a rischio radiologico. Al di sopra dei 7000 metri la presenza dei raggi cosmici si fa sentire. In un’ora di volo, passeggeri ed equipaggio assorbono circa 3 microsievert (detto in altri termini, in quota di crociera la radioattività è 20-30 volte più alta di quella sulla Terra). Nessun problema per i passeggeri, ma per chi lavora tutti i giorni sugli aerei per 30 anni, le cose sono diverse, perché le radiazioni possono avere effetti cumulativi nel tempo. Una hostess o uno steward prendono in media più radiazioni di un operatore o un’operatrice di una centrale nucleare.
Radiazioni sulla Stazione Spaziale Internazionale?
Sulla Stazione Spaziale Internazionale, come per l’industria nucleare, il limite annuale per un o una astronauta sarebbe 50 millisievert, ma nella pratica viene sempre superato. Una missione di 6 mesi risulta in una dose per gli astronauti di 80-160 millisievert. Come se non bastasse, il tipo di radiazioni a cui sono esposti gli astronauti e le astronaute nello spazio è diversa da quella che abbiamo sulla Terra: non ci sono solo raggi gamma e raggi x, ma piovono anche protoni e ioni pesanti che possono causare danni maggiori.
La dose di radiazioni nello spazio varia anche in funzione dell’attività solare. Se ci sono molte macchie solari, il campo magnetico è più intenso e le particelle pesanti sono di meno. Se l’attività del sole è debole, al contrario, l’intensità della radiazione è maggiore. Ma ora torniamo alla domanda iniziale: quanta radiazione assorbirebbero gli astronauti o le astronaute in una missione su Marte?
La radiazione su Marte
Il viaggio di andata su Marte dura sei mesi e darebbe agli astronauti una dose di 300 millisievert, con il ritorno duplichiamo a 600 millisievert. Se includiamo un soggiorno di 18 mesi sul pianeta rosso, che ha un microscopico campo magnetico, aggiungiamo altri 400-600 millisievert, per un totale di 1,2 sievert equivalenti a 120 colonscopie Pet. Un bel quantitativo di radiazioni che potrebbe essere anche più alta in caso di eventi solari particolarmente intensi.
Cosa causano le radiazioni agli organismi?
Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti si dividono in effetti deterministici e probabilistici. Riguardo a questi ultimi, una persona che riceve 100 millisievert in un breve lasso di tempo ha lo 0,5% di probabilità in più di sviluppare un tumore, mentre una dose di 1 sievert può innescare la cancerogenesi in una persona su venti.
Assorbendo alte dosi in breve tempo si affrontano invece effetti deterministici: una dose di 3-5 sievert in breve tempo ha il 50% di probabilità di uccidere una persona in breve tempo a causa della cosiddetta sindrome acuta da radiazioni. Per 10 sievert la morte è certa entro pochi giorni o settimane.
Un raggio gamma o beta può facilmente spezzare i legami di idrogeno nel Dna, ma non avrà potere ionizzante sufficiente per fare danni più grandi. Un protone o uno ione pesante possono invece frantumare lo scheletro di zuccheri della molecola del Dna e dell’Rna. Questo può portare a una errata replicazione della molecola e di conseguenza a una mutazione genica indotta. Per questa ragione i rischi dipendono anche dall’età: grandi dosi di radiazioni in giovane età possono infatti risultare in maggiori rischi di sviluppo di patologie cancerogene a causa della maggiore attività cellulare.
La conclusione? La vita su Marte significherebbe quindi una vita sotto terra, probabilmente abbastanza breve o segnata da seri problemi di salute.
Giorgio Sancristoforo