Blaubeeren im Kosmos

Der Physiker Marco Durante erforscht, was kosmische Strahlung mit menschlichen Zellen anrichtet. Foto: dpa

Darmstadt - Eine amerikanische Comic-Reihe brachte den italienischen Physiker Marco Durante zu seinem Beruf. Der Neapolitaner verschlang in seiner Kindheit die Geschichten um „Die Fantastischen Vier“. Der Clou: Bei einem Flug ins All erhielt das Helden-Quartett seine Superkräfte durch den Einfluss kosmischer Strahlen.

Von dem Thema konnte Durante nach der Lektüre nicht mehr lassen: Inzwischen erforscht der 43-Jährige am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt, was kosmische Strahlung wirklich mit menschlichen Zellen anrichtet.

Er will herausfinden, wie Raumfahrer bei Reisen zum Mars oder langen Aufenthalten auf einer Mondstation vor den energiereichen Strahlen geschützt werden können. Denn in Wirklichkeit verschaffen die Strahlen keine Superkräfte, sondern verursachen Krebs.

„Wir wissen noch nicht, wie groß das Krebsrisiko durch kosmische Strahlung ist“, sagt Durante, Leiter der GSI-Abteilung Biophysik. Das will er nun mit Hilfe von Ionenstrahlen ergründen. Ionen sind Atome mit unvollständiger Elektronenhülle, die elektrisch positiv geladen sind. Durante wollte unbedingt an der GSI forschen, denn an dem Teilchenbeschleuniger im Wald zwischen Darmstadt-Wixhausen und Langen kann er die im All herrschende Ionenstrahlung simulieren. „In der kosmischen Strahlung treten Ionen von allen Elementen auf. Das heißt vom Wasserstoff, dem leichtesten, bis zum Uran als dem schwersten“, erklärt Durante. „Die Beschleunigeranlage der GSI ist die einzige in Europa, mit der alle diese Ionenstrahlen hergestellt werden können.“

Treffen die kosmischen Projektile auf menschliche Zellen, zerstören sie dort Teile der Chromosomen, auf denen die Erbsubstanz DNA sitzt. Spezielle Reparatur-Enzyme beseitigen in der Regel diese Schäden, machen dabei aber manchmal einen Fehler. Dann kann Krebs entstehen. Auf der Erdoberfläche und wenige hundert Kilometer über ihr, wo die Raumstation ISS ihre Runden zieht, schirmt das Magnetfeld des Planeten die kosmische Strahlung ab. Ein monatelanger Aufenthalt auf der ISS birgt daher nur ein äußerst geringes Krebsrisiko.

Zwar würde der Schutz durch das Erdmagnetfeld bei einer Mars-Mission vollkommen wegfallen. „Das bedeutet aber nicht unbedingt, dass ein viel größeres Krebsrisiko mit einer Reise zum Mars verbunden ist“, sagt Durante. Forscher schätzen es auf zwischen 2 und 30 Prozent. „Diese Ungewissheit macht derzeit die Planung einer bemannten Mars-Mission unmöglich“, betont Durante.

Falls das Krebsrisiko groß sei, müsse aufwendig ein künstliches Magnetfeld um das Raumschiff herum erzeugt werden, das wie das Erdmagnetfeld die kosmischen Ionenstrahlen ablenkt. Falls die Gefahr, an Krebs zu erkranken, nur wenige Prozent ausmache, reiche es aus, vor Krebs schützende Nahrung auf den Speiseplan der Astronauten zu setzen, so wie die Seefahrer früherer Zeiten Zitronen mitnahmen, um sich vor Skorbut zu schützen. „Die Astronauten könnten Blaubeeren mitnehmen“, schlägt Durante vor.

„Das Unwissen um das Krebsrisiko ist eine der größten Hürden, die einer Mars-Mission im Wege steht“, sagt Durante. Um dieses Hindernis beiseite zu räumen, bestrahlen Durante und seine Mitarbeiter menschliche Zell- und Gewebeproben mit Ionen und betrachten anschließend die Chromosomenschäden. Mitte Februar konnten sie einen ersten Erfolg verbuchen: Sie beobachteten, dass die Reparatur-Enzyme zu den Schadstellen wandern wie Pannenhelfer zum Unfallort.

Auf das Endergebnis von Durantes Erforschung des Strahlenrisikos werden die Planer einer Mars-Mission aber noch lange warten müssen. Denn der bestehende Teilchenbeschleuniger der GSI ist zu schwach, um das gesamte Energiespektrum der kosmischen Strahlung simulieren zu können - besonders energiereiche Ionen wie sie durchs All flitzen kann er nicht erzeugen. Dafür braucht Durante den neuen Ionenbeschleuniger FAIR, der derzeit auf dem Gelände der GSI entsteht und voraussichtlich 2016 in Betrieb gehen wird. FAIR wird dank seiner größeren Ausmaße Ionen mehr als zehnmal so viel Energie zuführen können wie die bestehende Anlage. „FAIR wird die gesamte Bandbreite der kosmischen Strahlung ins Labor holen“, sagt Durante.

Quelle: op-online.de

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