La conquista di Marte sembra sempre più vicina, almeno nei proclami. Ma una domanda resta aperta: saremo davvero in grado di reggerci sulle nostre gambe una volta atterrati sul pianeta rosso? Perché tra i tanti problemi da risolvere prima di un viaggio interplanetario, ce n’è uno che riguarda proprio i muscoli degli astronauti. Senza le sollecitazioni normali del peso corporeo, le fibre muscolari si indeboliscono così tanto che, dopo mesi nello spazio, camminare potrebbe diventare un’impresa.
Una ricerca internazionale condotta sulla Stazione spaziale internazionale (Iss) ha però appena individuato qualcosa di molto prezioso: esiste una soglia critica di gravità, un valore minimo al di sopra del quale le fibre muscolari restano protette dalla degenerazione. Lo studio, pubblicato su Science Advances, fornisce per la prima volta riferimenti fisici e biologici concreti per sviluppare strategie che mantengano gli astronauti in forze durante le lunghe missioni. Parliamo di programmi di allenamento specifici, piani alimentari mirati e perfino criteri per la progettazione delle navicelle del futuro.
Il muscolo scheletrico, quello che risponde alla volontà di movimento, rappresenta fino al 40% della massa corporea. Non serve solo a muoversi: partecipa anche alla salute metabolica, influenzando il modo in cui l’organismo gestisce energia e nutrienti. Senza stimolazione, però, si deteriora rapidamente. Nello spazio, dove manca persino il carico costante della gravità, le fibre muscolari vengono progressivamente smantellate, innescando quella che si chiama atrofia muscolare. Per agenzie come la Nasa, che puntano a inviare equipaggi su Marte nel prossimo futuro, capire come prevenire questo declino è una priorità assoluta.
L’esperimento sulla Iss con i topi e la centrifuga giapponese
Fare test sugli esseri umani nello spazio non è semplice, è costoso e può essere pericoloso. Il team guidato da Marie Mortreux dell’Università del Rhode Island e da Mary Bouxsein della Harvard Medical School ha quindi scelto un approccio diverso: 24 topolini sono stati inviati sulla Iss e alloggiati nel laboratorio Mars (Multiple artificial gravity research system), un sistema sviluppato dall’agenzia spaziale giapponese Jaxa all’interno del modulo sperimentale Kibo. Il cuore di Mars è una centrifuga capace di impostare diverse condizioni di gravità artificiale costante.
Per 28 giorni, i topi sono stati suddivisi in quattro gruppi esposti a livelli di gravità differenti: microgravità (quasi totale assenza di peso), 0,33 g (il valore più simile alla gravità marziana, che è circa 0,38 g), 0,67 g e la gravità terrestre standard di 1 g. Una volta riportati a Terra, gli animali sono stati sottoposti a verifiche approfondite.
I risultati sono stati piuttosto chiari. L’atrofia muscolare diminuiva con l’aumentare della gravità. I topi vissuti a 0,33 g avevano ottenuto solo un parziale vantaggio rispetto a quelli in microgravità. Quelli esposti a 0,67 g, invece, avevano mantenuto prestazioni muscolari intatte. Questo suggerisce che per proteggere i muscoli degli astronauti non serva necessariamente ricreare la gravità terrestre: potrebbe bastare superare quella specifica soglia critica.
Biomarcatori nel sangue e navicelle del futuro
Gli scienziati hanno anche analizzato la biochimica cellulare dei topi, trovando 11 metaboliti nel plasma che variano in modo preciso e prevedibile in base alla forza di gravità subita. Queste molecole potrebbero diventare dei biomarcatori dell’atrofia muscolare: con un semplice prelievo di sangue si potrebbe monitorare in tempo reale l’adattamento fisico degli astronauti durante una missione e intervenire tempestivamente ai primi segnali di perdita di forza.
La ricerca tocca anche la progettazione delle navi spaziali. La gravità che si trova su Marte non raggiunge la soglia minima per il benessere muscolare, quindi servirà una tecnologia compensativa. Gli autori dello studio suggeriscono l’integrazione di tori rotanti nelle navicelle, cioè sezioni circolari che, ruotando su loro stesse, generano una forza centrifuga percepita dal corpo come gravità. Progetti simili, come il Nautilus X della Nasa, erano già stati proposti, ma adesso gli ingegneri dispongono di riferimenti più precisi per calibrare la giusta dose di gravità artificiale.