Les rayons cosmiques qui ont donné leurs pouvoirs aux Quatre Fantastiques peuvent-ils vous atteindre ?
Les rayons cosmiques ont longtemps été une source d’inquiétude pour les astronautes. Peuvent-ils nous affecter sur Terre ?
L’exposition aux radiations cosmiques varie avec l’altitude. Plus elle est élevée, plus on est exposé.
Lorsque nous levons les yeux vers le ciel étoilé, on s’émerveille devant les étoiles scintillantes, les planètes éloignées et les vastes galaxies. Cependant, au-delà du spectre du visible se cache un aspect plus mystérieux du cosmos : les rayons cosmiques.
Il s’agit de particules à très haute énergie qui circulent à travers l’univers à une vitesse qui avoisine celle de la lumière, explique Dimitra Atri, du Mars Research Group, un groupe de recherche sur Mars basé à l’université de New York, appartenant au Centre Abu Dhabi de science spatiale et d’astrophysique. Les rayons cosmiques sont provoqués par des événements célestes, tels que les explosions de supernova et les éruptions solaires. Ils voyagent à travers l’espace, bombardant constamment la Terre dans toutes les directions et pénétrant son atmosphère.
Le dernier film des studios Marvel, Les Quatre Fantastiques : Premiers pas, en salles depuis le 23 juillet, met en scène les Quatre Fantastiques, qui reçoivent leurs pouvoirs après une exposition aux rayons cosmiques. Ils ont altéré leur ADN à un niveau fondamental. Dans la vraie vie, ces particules à très haute vitesse ne vous doteront malheureusement pas de super-pouvoirs, mais elles peuvent pénétrer le corps humain.
À haute dose, les rayons cosmiques peuvent briser les molécules d’ADN et endommager les tissus biologiques. Une exposition prolongée peut augmenter les risques de cancer, de cataractes et développer des problèmes de reproduction. Elles peuvent également induire une neurogénèse, le processus de création de nouvelles cellules dans le cerveau.
Mais leur influence sur notre santé va dépendre du taux d’exposition de notre corps à ces radiations, de l’altitude à laquelle on se trouve et des mesures qui sont prises pour nous en protéger.
COMMENT LES RAYONS COSMIQUES NOUS AFFECTENT-ILS SUR TERRE ?
Ici, sur Terre, nous bénéficions d’un système de défense naturel contre les rayons cosmiques, système qui garantit la présence de la vie sur notre planète : l’atmosphère terrestre et le champ magnétique. L’atmosphère absorbe la plupart de l’énergie des rayons cosmiques, ne laissant qu’une petite fraction atteindre la surface. Le champ magnétique de notre planète, produit par les courants électriques qui parcourent son noyau, protège la Terre des radiations les plus néfastes de l’espace.
Les rayons cosmiques qui atteignent la surface de la Terre sont enregistrés grâce aux traînées de vapeur qu’ils laissent dans une chambre à bulles, comme on peut le voir au-dessus, sur cet enregistrement de la chambre à bulles 924 pris en juillet 1960.
Lorsque les équipages des missions Apollo sont revenus de leurs expéditions lunaires, de petits éclats ont été remarqués sur leur casque, résultats d’impacts de rayons cosmiques. La photo au-dessus montre une vision magnifiée d’une réplique test en silicone d’un casque.
En moyenne, les Terriens sont exposés à environ 3 millisieverts de radiation chaque année. Le sievert, souvent exprimé en millisievert, est une unité de mesure utilisée pour quantifier l’absorption de la radioactivité par le corps humain, ainsi que les conséquences qui en découlent. Cependant, l’altitude compte. « En grimpant, l’épaisseur de l’atmosphère diminue et on se retrouve plus exposé aux radiations », explique Dimitra Atri.
Plus l’altitude à laquelle on se trouve est élevée, moins la protection atmosphérique dont on bénéficie contre ces particules sera grande. Les personnes qui habitent en haute altitude, comme à Saint-Véran, à plus de 2 000 mètres, le plus haut village permanent des Alpes françaises, présentent des taux de radiations cosmiques légèrement plus élevés que les personnes qui habitent au niveau de la mer, comme à Marseille.
LES EFFETS DES RAYONS COSMIQUES EN AVION
Les voyages en avion nous emmènent à des altitudes encore plus élevées et donc plus proches des particules énergétiques qui émanent de l’espace profond.
Bien qu’un long courrier soit exposé à de hauts niveaux de rayonnement cosmique, la quantité reçue en un seul vol est insignifiante. Par exemple, un voyage d’une côte à l’autre des États-Unis revient à peu près à la dose de radiation que l’on reçoit lors d’un scanner aux rayons X.
Les pilotes, le personnel de bord et les voyageurs réguliers font cependant eux face à une exposition accrue aux rayons cosmiques, due au temps qu’ils passent dans le ciel.
Une étude menée par l’université d’Harvard a conclu que l’exposition au rayonnement cosmique contribuait à des problèmes de santé sur le lieu de travail au sein des personnels de bord ainsi qu’à des risques accrus de cancers. D’autres recherches ont révélé que les personnels de bord étaient typiquement plus exposés aux radiations que des ouvriers de centrales nucléaires.
« Ce n’est toutefois pas suffisant pour causer autant de dommages ; vous vous trouvez toujours au sein du champ magnétique de la Terre et de son atmosphère », ajoute Dimitra Atri.
L’EFFET DES RAYONS COSMIQUES EN-DEHORS DE LA PLANÈTE
Après s’être aventuré au-delà de l’atmosphère protectrice de la Terre, les voyageurs humains de l’espace font face à une exposition considérable aux radiations. Le corps humain dans l’espace se ferait constamment grêlé par les particules de haute énergie.
Les astronautes à bord de la Station spatiale internationale en orbite autour de la Terre à 400 kilomètres d’altitude sont exposés à des niveaux beaucoup plus élevés de rayonnement cosmique que les personnes à la surface de la Terre. En seulement une semaine à bord de l’ISS, les astronautes sont exposés aux mêmes taux de rayons cosmiques qu’un humain reçoit en une année en se trouvant au niveau de la mer.
Les astronautes qui se rendent à des endroits plus éloignés du cosmos, lors d’une mission vers la Lune, Mars ou au-delà, se retrouveraient exposés à encore plus de rayons cosmiques lors de leur déplacement et à leur arrivée à destination. À cause de cela, de nombreuses agences spatiales ont proposé de mettre en place des limites aux taux de radiation auxquels on peut être exposé lors de sa carrière d’astronaute dans l’espace.
Un instrument se trouvant à bord du vaisseau Curiosity Mars a révélé que, lors de son voyage de 253 jours vers la planète rouge, la dose de radiation qu’un astronaute seul recevrait pour un aller-retour serait d’environ 0,66 sieverts, soit 660 scanners à rayons X. Et, bien que l’atmosphère de la Terre nous protège de la plupart des assauts radioactifs de l’espace, celle de Mars, 100 fois plus fine que la nôtre, permet le passage de beaucoup plus de rayonnements.
En se basant sur les mesures effectuées par Curiosity, les chercheurs estiment qu’une mission de 500 jours à la surface de Mars porterait l’exposition totale à près d’un sievert. C’est dix fois la dose de radiation qu’un astronaute reçoit lors d’un séjour de six mois à bord de l’ISS.
Les chercheurs ont proposé un certain nombre de plans de vaisseaux spatiaux, avec des boucliers faits d’eau, de matériaux riches en hydrogène ou d’un matériau planétaire qui pourrait garantir un voyage moins risqué à travers le cosmos, en absorbant les radiations.
Les Phantom Torsos (torses fantômes), comme on peut en voir un au-dessus, sont des modèles anatomiques construits avec des centaines d’appareils mesurant le taux de radiation, qui permettent aux chercheurs de calculer le taux de radiation qui pénètre dans les organes internes au cours des voyages spatiaux.
Bien que les combinaisons spatiales offrent une certaine protection contre les rayons cosmiques, s’assurer que l’on sort du vaisseau lors de périodes de baisse activité solaire reste le meilleur moyen de protection.
Des études sont en cours sur la conception d’abris qui peuvent être enterrés ou protégés une fois les astronautes débarqués, afin de réduire leur exposition aux radiations. « À la surface, on peut utiliser le sol de Mars pour construire des habitats », explique Dimitra Atri. « On peut bâtir un abri souterrain qui offre une protection naturelle. Cela devrait suffire à se débarrasser concrètement des composantes les plus extrêmes des radiations néfastes. »
Les rayonnements cosmiques représentent une source de défis majeurs pour les voyages interplanétaires, poussant les experts médicaux à réfléchir à des moyens de traitement pour atténuer leurs effets sur le corps humain. « Il s’agit d’un domaine très interdisciplinaire », affirme Dimitra Atri. « Nous travaillons avec des médecins, des physiciens, des ingénieurs, des psychologues, tout le monde met la main à la pâte. »
Malgré notre connaissance grandissante sur ces mystérieuses particules chargées, Dimitra Atri explique qu’il subsiste un besoin de données pour complètement comprendre comment protéger les humains de leur exposition si l’on désire explorer les recoins éloignés du cosmos.
Mais soyez rassurés : à part si vous avez prévu un voyage spatial dans un futur proche, vous ne ressentirez pas d’effets néfastes sur votre santé à cause des rayons cosmiques. Vous ne gagnerez pas non plus de super-pouvoirs.
Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.
