Temat kolonizacji kosmosu od lat rozpala wyobraźnię naukowców i fanów science-fiction. Często pojawia się w tym kontekście pytanie: czy przeprowadzka na Księżyc lub Marsa sprawiłaby, że stalibyśmy się „wiecznie młodzi”, czy wręcz przeciwnie – czas uciekałby nam szybciej? Odpowiedź na to pytanie nie jest prosta, ponieważ musimy rozdzielić dwie kwestie: fizyczny upływ czasu (wynikający z teorii względności) oraz biologiczne starzenie się organizmu. Krótko mówiąc: tak, to prawda, że czas płynąłby inaczej, ale różnice te mogą cię zaskoczyć.

Dylatacja czasu – fizyka, która zmienia wszystko

Zgodnie z ogólną teorią względności Alberta Einsteina, grawitacja wpływa na upływ czasu. Zjawisko to nazywamy grawitacyjną dylatacją czasu. Im silniejsze pole grawitacyjne (czyli im większa masa planety, na której przebywamy), tym wolniej płynie czas.

Ziemia ma znacznie większą masę niż Księżyc czy Mars. Oznacza to, że grawitacja na naszej planecie jest silniejsza, a co za tym idzie – czas płynie tu odrobinę wolniej niż na mniejszych ciałach niebieskich. Jeśli zamieszkałbyś na Księżycu, twój zegarek (i każda komórka twojego ciała) tykałby szybciej niż zegarek kogoś, kto został na Ziemi.

Jak obliczyć różnicę w upływie czasu?

Aby zrozumieć skalę tego zjawiska, możemy posłużyć się uproszczonym wzorem na dylatację czasu w słabym polu grawitacyjnym:

$$t_0 = t_f \cdot \sqrt{1 - \frac{2GM}{rc^2}}$$

Gdzie:

• $t_0$ to czas mierzony w polu grawitacyjnym (np. na powierzchni planety),
• $t_f$ to czas w przestrzeni swobodnej (z dala od masy),
• $G$ to stała grawitacji,
• $M$ to masa planety,
• $r$ to promień planety,
• $c$ to prędkość światła.

Porównując Ziemię i Księżyc, naukowcy obliczyli, że dla osoby przebywającej na Księżycu czas płynie o około 56 mikrosekund szybciej na dobę niż na Ziemi. W przypadku Marsa różnica jest mniejsza, ponieważ Mars jest masywniejszy od Księżyca, ale wciąż lżejszy od Ziemi. Na Marsie czas płynie o około 10-15 mikrosekund szybciej na dobę niż u nas.

Choć z perspektywy fizyki będziesz „starszy” o ułamki sekund po wielu latach, w skali ludzkiego życia te różnice są praktycznie nieodczuwalne. Aby „zyskać” jedną sekundę różnicy względem Ziemian, musiałbyś mieszkać na Księżycu przez około 50 lat.

Biologia kontra fizyka – czy ciało zestarzeje się szybciej?

O ile fizyka mówi, że na Marsie czas płynie szybciej, o tyle biologia może nam spłatać figla. Starzenie się to nie tylko tykanie zegara, ale przede wszystkim procesy zachodzące w naszych komórkach. Tutaj warunki panujące poza Ziemią działają zdecydowanie na naszą niekorzyść.

Promieniowanie kosmiczne i stres oksydacyjny

Ziemia posiada gęstą atmosferę i silne pole magnetyczne, które chronią nas przed zabójczym promieniowaniem kosmicznym. Księżyc nie ma atmosfery wcale, a Mars ma ją bardzo rzadką. Mieszkańcy tych globów byliby narażeni na znacznie wyższe dawki promieniowania jonizującego.

Promieniowanie to uszkadza DNA i przyspiesza starzenie się komórek. Może to prowadzić do szybszego rozwoju chorób degeneracyjnych, problemów z sercem czy zaćmy. W tym sensie biologicznie człowiek na Marsie mógłby zestarzeć się znacznie szybciej niż jego rówieśnik na Ziemi, mimo że fizycznie upłynęło dla niego niemal tyle samo czasu.

Wpływ niskiej grawitacji na organizm

Kolejnym czynnikiem jest słaba grawitacja (na Księżycu to ok. 1/6 ziemskiej, na Marsie ok. 1/3). Długotrwałe przebywanie w takich warunkach powoduje:

• Szybką utratę gęstości kości (osteoporozę kosmiczną).
• Atrofię mięśni (mięśnie nie muszą pracować tak ciężko, więc słabną).
• Zmiany w układzie krwionośnym i ciśnieniu wewnątrzczaszkowym.

Te zmiany fizjologiczne przypominają procesy, które naturalnie zachodzą u osób starszych na Ziemi. Zatem kolonizatorzy mogliby odczuwać skutki „starości” znacznie wcześniej niż ich ziemscy koledzy.

Ciekawostka: efekt bliźniąt w rzeczywistości

W 2015 roku NASA przeprowadziła słynny „Twins Study” (Badanie Bliźniaków). Scott Kelly spędził rok na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), podczas gdy jego brat bliźniak, Mark, został na Ziemi. Choć ISS porusza się bardzo szybko (co zgodnie ze szczególną teorią względności spowalnia czas), to po powrocie Scotta zauważono ciekawe zmiany biologiczne.

Jego telomery (końcówki chromosomów, które skracają się wraz z wiekiem) paradoksalnie wydłużyły się podczas pobytu w kosmosie, co sugerowałoby „odmłodzenie”. Jednak po powrocie na Ziemię bardzo szybko wróciły do normy, a nawet stały się krótsze niż przed misją. To pokazuje, jak skomplikowana i nieprzewidywalna jest reakcja ludzkiego organizmu na warunki pozaziemskie.

Podsumowanie – prawda czy mit?

Twierdzenie, że na Księżycu lub Marsie starzelibyśmy się w innym tempie, jest prawdą, ale zależy od tego, jak zdefiniujemy starzenie się:

1. Z punktu widzenia fizyki: Tak, na Księżycu i Marsie czas płynie szybciej z powodu słabszej grawitacji. Są to jednak różnice rzędu mikrosekund na dobę.
2. Z punktu widzenia biologii: Tak, prawdopodobnie starzelibyśmy się szybciej i gorzej ze względu na promieniowanie, brak ziemskiej atmosfery i niską grawitację, które niszczą nasz organizm szybciej niż życie w komfortowych warunkach na Ziemi.

Jeśli więc planujesz przeprowadzkę na Marsa w nadziei na wieczną młodość, fizyka ci w tym nie pomoże, a biologia może wręcz rzucić kłody pod nogi. Kosmos to fascynujące miejsce, ale nasze ciała są ewolucyjnie zaprojektowane do życia w silnym uścisku ziemskiej grawitacji i pod ochronnym parasolem naszej atmosfery.