खोल अंतराळ मोहिमांसाठी वैश्विक किरणांविरुद्ध ढाल म्हणून चेरनोबिल बुरशी 

१९८६ मध्ये, युक्रेन (पूर्वीचे सोव्हिएत युनियन) येथील चेरनोबिल अणुऊर्जा प्रकल्पाच्या चौथ्या युनिटमध्ये मोठी आग आणि वाफेचा स्फोट झाला. या अभूतपूर्व अपघातामुळे १०० हून अधिक किरणोत्सर्गी घटक (प्रामुख्याने आयोडीन-१३१, सीझियम-१३७ आणि स्ट्रॉन्टियम-९०) असलेल्या रेडिओएक्टिव्ह रिअॅक्टर कोरचा ५% पेक्षा जास्त भाग वातावरणात सोडला गेला. परिसरातील जीवसृष्टी टिकून राहण्यासाठी रेडिएशनची पातळी अत्यंत जास्त होती. अपघातस्थळाभोवती असलेल्या १० चौरस किमी परिसरातील पाइन वृक्ष किरणोत्सर्गाच्या प्राणघातक डोसच्या संपर्कात आल्यामुळे काही आठवड्यांतच मरून गेले. तथापि, काही बुरशी आणि काळ्या बुरशी केवळ धोकादायक उच्च किरणोत्सर्ग पातळीतून वाचल्या नाहीत तर अपघातस्थळी वाढताना आढळून आल्या. त्यानंतरच्या अभ्यासात २०० प्रजातींच्या बुरशींचे सुमारे २००० प्रकार त्या ठिकाणाहून वेगळे केले गेले. असे आढळून आले की बुरशीजन्य हायफे आयनीकरण बीटा आणि गामा किरणोत्सर्गाच्या स्त्रोताकडे वाढतात ज्याप्रमाणे हिरवी वनस्पती सूर्यप्रकाशाकडे वाढतात. अधिक मनोरंजक म्हणजे, आयनीकरण किरणोत्सर्गाच्या संपर्कात आल्याने मेलेनिज्ड बुरशीजन्य पेशींना उच्च ऊर्जा किरणोत्सर्गाच्या उपस्थितीत मेलेनिन रंगद्रव्याद्वारे ऊर्जा कॅप्चर करण्याची क्षमता वाढवता आली (प्रकाशसंश्लेषणात सूर्यप्रकाशात क्लोरोफिलद्वारे ऊर्जा कॅप्चर करण्यासारखेच). २०२२ मध्ये, आंतरराष्ट्रीय अंतराळ स्थानकावरील (ISS) एका प्रयोगात असे दिसून आले की या बुरशींनी अवकाशातही रेडिओ-प्रतिरोध आणि रेडिओ-संश्लेषणाची क्षमता प्रदर्शित केली. यावरून असे सूचित होते की चेरनोबिल अपघात स्थळासारख्या अत्यंत किरणोत्सर्गाच्या परिस्थितीत टिकून राहणाऱ्या आणि वाढणाऱ्या मेलेनिज्ड बुरशीचा वापर अंतराळातील मानवी वस्तींना वैश्विक किरणांपासून संरक्षण करण्यासाठी आणि चंद्र आणि मंगळावरील भविष्यातील मानवी वस्तींकडे आर्टेमिस सारख्या खोल-अवकाश मोहिमांची ऊर्जा-स्वायत्तता वाढविण्यासाठी (वैश्विक किरणांपासून) ऊर्जा कॅप्चर करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.  

जगभरातील अणुभट्ट्या बहुतेकदा विखंडन पदार्थ म्हणून सुमारे ३-५% युरेनियम-२३५ असलेले समृद्ध युरेनियम वापरतात (काही प्रगत ब्रीडर अणुभट्ट्या प्लूटोनियम-२३९ किंवा थोरियम-२३३ देखील वापरू शकतात). अणुभट्ट्यांमध्ये युरेनियम-२३५ च्या नियंत्रित विखंडनाचे प्राथमिक उत्पादन म्हणजे क्रिप्टन आणि बेरियमचे हलके केंद्रक, मुक्त न्यूट्रॉन आणि मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा. अस्थिर हलक्या विखंडन तुकड्यांचे (क्रिप्टन आणि बेरियम केंद्रक) पुढील किरणोत्सर्गी क्षय बीटा कण, गॅमा किरण आणि इतर स्थिर उपउत्पादने सोडतात.  

चेर्नोबिल अपघात (१९८६) 

१९८६ मध्ये, युक्रेन (तत्कालीन सोव्हिएत युनियन) येथील चेरनोबिल अणुऊर्जा प्रकल्पाच्या चौथ्या युनिटमध्ये आग आणि वाफेच्या स्फोटामुळे ५% पेक्षा जास्त किरणोत्सर्गी अणुभट्टी कोर वातावरणात सोडण्यात आला. या अभूतपूर्व अपघातामुळे वातावरणात १०० हून अधिक किरणोत्सर्गी घटक सोडले गेले, त्यापैकी मुख्य घटक आयोडीन-१३१, सीझियम-१३७ आणि स्ट्रॉन्टियम-९० होते. नंतरचे दोन (उदा. सीझियम-१३७ आणि स्ट्रॉन्टियम-९०) अजूनही स्थानिक वातावरणात लक्षणीय प्रमाणात उपस्थित आहेत कारण त्यांचे अर्ध-आयुष्य सुमारे ३० वर्षे जास्त आहे. हे दोन समस्थानिक प्रामुख्याने एक्सक्लुजन झोन पृथ्वीवरील सर्वात किरणोत्सर्गी दूषित क्षेत्र असण्यास जबाबदार आहेत.  

या ठिकाणाजवळील बहिष्कार क्षेत्रामधील काही ठिकाणी किरणोत्सर्गाची पातळी अत्यंत उच्च आहे. नष्ट झालेल्या अणुभट्टी इमारतीमध्ये प्रति तास २०,००० पेक्षा जास्त रोएंटजेन रेडिएशन पातळी आहे (तुलना करायची झाली तर, पाच तासांत सुमारे ५०० रोएंटजेन रेडिएशनचा प्राणघातक डोस आहे, जो नष्ट झालेल्या अणुभट्टी साइटजवळील किरणोत्सर्गाच्या १% पेक्षा कमी आहे).   

एक्सक्लुजन झोन (ज्याला रेड फॉरेस्ट म्हणतात) मधील चेरनोबिल प्लांटच्या सभोवतालच्या १० चौरस किमी परिसरात रेडिएशनची पातळी इतकी जास्त होती की सुमारे ६०-१०० ग्रे (Gy) रेडिएशनच्या संपर्कात आल्यानंतर काही आठवड्यांतच हजारो पाइन वृक्ष मृत्युमुखी पडले. या रेडिएशन डोसमुळे परिसरातील पाइन वृक्ष गंजलेल्या लाल रंगाचे झाले आणि ते मरून गेले. आजही, रेड फॉरेस्टमध्ये काही ठिकाणी गामा किरणांचा सर्वाधिक वेग १७ मिलीरेम/तास (सुमारे १७० µSv/तास) असतो. गामा किरण हे खूप उच्च ऊर्जा असलेले रेडिएशन आहेत. ते खोलवर प्रवेश करतात आणि अणू आणि रेणूंमधून इलेक्ट्रॉन तोडतात आणि आयन आणि मुक्त रॅडिकल्स तयार करतात ज्यामुळे डीएनए आणि एन्झाईम्स सारख्या महत्त्वाच्या जैव रेणूंसह पेशी आणि ऊतींना अपूरणीय नुकसान होते. गामा किरणांच्या खूप उच्च डोसच्या संपर्कात आल्याने चेरनोबिल अपघात स्थळाभोवती असलेल्या पाइन वृक्षांप्रमाणेच सजीवांचा मृत्यू होतो. पण नेहमीच नाही!  

उच्च-किरणोत्सर्गाच्या चेरनोबिल अपघात स्थळी काही बुरशी केवळ टिकून राहिल्या नाहीत तर त्यांची भरभराटही झाली.  

अपघातस्थळाच्या आजूबाजूच्या १० चौरस किमी परिसरातील पाइन वृक्ष अत्यंत उच्च किरणोत्सर्गाच्या संपर्कात आल्यामुळे काही आठवड्यांतच मृत्युमुखी पडले, तर काही काळ्या बुरशी, विशेषतः क्लॅडोस्पोरियम स्फेरोस्पर्मम आणि अल्टरनेरिया अल्टरनेटा अपघातानंतर काही वर्षांनी खराब झालेल्या चौथ्या युनिटच्या परिसरात किरणोत्सर्गाची पातळी प्राणघातक असतानाही वाढ होत असल्याचे दिसून आले. हे आश्चर्यकारक होते. २००४ पर्यंत, विविध अभ्यासांनी अपघातस्थळावरून २०० प्रजातींच्या बुरशींचे सुमारे २००० प्रकार वेगळे केले.  

मनोरंजक गोष्ट म्हणजे, असे आढळून आले की बुरशीजन्य हायफे आयनीकरण किरणोत्सर्गाच्या स्त्रोताकडे वाढतात (ज्याप्रमाणे वनस्पती सूर्यप्रकाशाकडे वाढतात आणि फोटोट्रॉपिझम दर्शवितात). आयनीकरण किरणोत्सर्गाच्या बुरशीजन्य प्रतिसादाचे मोजमाप केल्यावर, संशोधकांनी असे दर्शविले की बीटा आणि गॅमा किरणोत्सर्ग दोन्ही स्त्रोताकडे हायफेच्या दिशात्मक वाढीस प्रोत्साहन देतात.  

मेलेनिज्ड सूक्ष्मजीव प्रजाती निसर्गात अधिक सामान्य असल्याने, असे मानले जात होते की काही बुरशींच्या विखंडन तुकड्यांनी (रेडिओन्यूक्लाइड्स) दूषित मातीत टिकून राहण्याच्या आणि वाढण्याच्या या उल्लेखनीय क्षमतेमध्ये मेलेनिन रंगद्रव्याची भूमिका असते. २००७ मध्ये प्रकाशित झालेल्या एका प्रयोगात असे आढळून आले की हे खरोखरच खरे आहे. आयनीकरण किरणोत्सर्गाच्या संपर्कात मेलेनिनचा संपर्क हा महत्त्वाचा घटक आहे. आयनीकरण किरणोत्सर्गाने मेलेनिन रंगद्रव्यांचे इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म बदलले ज्यामुळे मेलेनिज्ड बुरशीजन्य पेशी आयनीकरण किरणोत्सर्गाच्या संपर्कात आल्यानंतर वाढण्यास सक्षम झाल्या. यावरून असे दिसून आले की प्रकाशसंश्लेषणात क्लोरोफिलची भूमिका सारखीच ऊर्जा कॅप्चर (रेडिओसिंथेसिस) मध्ये मेलेनिनची भूमिका आहे. याचा अर्थ रेडिओन्यूक्लाइड्स दूषित होण्यापासून मुक्त होण्यासाठी या बुरशींचा वापर करण्याची शक्यता देखील होती.   

खोल अंतराळातील मानवी मोहिमा आणि वस्त्या  

दीर्घकाळात, सर्व ग्रहीय संस्कृतींना अवकाशातील प्रभावांमुळे अस्तित्वाच्या धोक्यांचा सामना करावा लागतो, म्हणूनच मानवांना बहुग्रही प्रजाती बनणे अत्यावश्यक आहे. पृथ्वीच्या पलीकडे मानवी वस्ती स्थापन करण्यासाठी खोल अंतराळातील मानवी मोहिमांची कल्पना केली जाते. आर्टेमिस मून मिशन ही या दिशेने एक सुरुवात आहे ज्याचा उद्देश मंगळावरील मानवी मोहिमा आणि वस्तींच्या तयारीसाठी चंद्रावर आणि त्याच्याभोवती दीर्घकालीन मानवी उपस्थिती निर्माण करणे आहे.   

खोल अंतराळातील मानवी मोहिमांसमोरील सर्वात मोठे आव्हान म्हणजे अवकाशात सर्वत्र पसरणाऱ्या शक्तिशाली वैश्विक किरणांचा सतत प्रवाह. पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र आपल्याला पृथ्वीवरील वैश्विक किरणांपासून संरक्षण देते, परंतु ते अवकाशातील मानवी मोहिमांसाठी सर्वात मोठा आरोग्य धोका आहे. म्हणूनच, खोल अंतराळ मोहिमांना वैश्विक किरणांपासून संरक्षणात्मक कवच आवश्यक असतात. दुसरीकडे, वैश्विक किरणोत्सर्ग हा ऊर्जेचा अमर्यादित स्रोत देखील असू शकतो आणि जर त्यांना वापरण्यासाठी योग्य तंत्रज्ञान असेल तर दीर्घ खोल अंतराळ मोहिमांची ऊर्जा-स्वायत्तता वाढवू शकतो. 

उच्च-किरणोत्सर्गाच्या चेरनोबिल साइटमध्ये वाढणारी बुरशी, अंतराळातील मानवी मोहिमा आणि वस्त्यांसाठी वैश्विक किरणोत्सर्गामुळे निर्माण झालेल्या आव्हानांवर उपाय देऊ शकते.  

वर चर्चा केल्याप्रमाणे, काही मेलेनिज्ड बुरशी खराब झालेल्या चेरनोबिल अणुऊर्जा प्रकल्पाच्या उच्च-किरणोत्सर्ग दूषित ठिकाणी आणि पृथ्वीवरील इतर उच्च-किरणोत्सर्ग वातावरणात वाढताना आढळतात. स्पष्टपणे, या बुरशींमधील मेलेनिन रंगद्रव्ये रासायनिक ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी उच्च-ऊर्जा किरणोत्सर्गाचा वापर करतात (जसे हिरव्या वनस्पतींमधील क्लोरोफिल प्रकाशसंश्लेषणात सूर्यकिरणांचा वापर करते). अशाप्रकारे, चेरनोबिल बुरशीची क्षमता अंतराळातील वैश्विक किरणांपर्यंत वाढल्यास खोल-अवकाश मोहिमांमध्ये उच्च-ऊर्जा वैश्विक किरणांविरुद्ध (रेडिओ-प्रतिरोधक) तसेच ऊर्जा उत्पादक (रेडिओसिंथेसिस) संरक्षणात्मक कवच म्हणून काम करण्याची क्षमता असू शकते. संशोधकांनी अवकाशात याची चाचणी केली.  

बुरशीचे क्लॅडोस्पोरियम स्फेरोस्पर्मम मंगळाच्या पृष्ठभागावरील वस्तीची नक्कल करणाऱ्या स्थितीत २६ दिवसांपर्यंत आयनीकरण वैश्विक किरणे शोषून घेण्याची आणि ओलसर करण्याची त्याची वाढ आणि क्षमता अभ्यासण्यासाठी आंतरराष्ट्रीय अंतराळ स्थानकावर (ISS) त्याची लागवड करण्यात आली. या निकालातून बुरशीजन्य बायोमासमुळे वैश्विक किरणे कमी होणे आणि अवकाशात वाढीचा फायदा दिसून आला, असे सूचित होते की चेरनोबिल अपघाताच्या ठिकाणी काही बुरशींनी दाखवलेली क्षमता अवकाशातील वैश्विक किरणांपर्यंत विस्तारित आहे.  

हे सांगणे खूप लवकर आहे परंतु भविष्यात या बुरशींना मंगळ आणि मंगळावर नेणे शक्य होऊ शकते जिथे योग्य पायाभूत सुविधांच्या मदतीने हे बुरशी रासायनिक ऊर्जा उत्पादक म्हणून कार्यरत होतील.  

*** 

संदर्भ:  

1. झ्दानोव्हा एनएन, इत्यादी २००४. आयोनायझिंग रेडिएशन मातीतील बुरशी आकर्षित करते. मायकोल रेस. १०८: १०८९–१०९६. डीओआय: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. दादाचोवा ई., इत्यादी २००७. आयोनायझिंग रेडिएशन मेलेनिनचे इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म बदलते आणि मेलेनिज्ड बुरशीची वाढ वाढवते. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. डायटन जे., तुगे टी., आणि झ्दानोव्हा एन., २००८. रेडिओन्यूक्लाइड्समधून बुरशी आणि आयनीकरण रेडिएशन. एफईएमएस मायक्रोबायोलॉजी लेटर्स, खंड २८१, अंक २, एप्रिल २००८, पृष्ठे १०९-१२०. डीओआय: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. एकटेरिना डी. आणि कासाडेव्हल ए., २००८. आयोनायझिंग रेडिएशन: मेलेनिनच्या मदतीने बुरशी कशी सामना करतात, जुळवून घेतात आणि शोषण करतात. मायक्रोबायोलॉजीमधील करंट ओपिनियन. खंड ११, अंक ६, डिसेंबर २००८, पृष्ठे ५२५-५३१. डीओआय: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. अ‍ॅव्हेरेश एनजेएच इत्यादी २०२२. डेमॅटिशिअस बुरशीची लागवड क्लॅडोस्पोरियम स्फेरोस्पर्मम आंतरराष्ट्रीय अंतराळ स्थानकावरील आणि आयोनायझिंग रेडिएशनचे परिणाम. फ्रंट. मायक्रोबायोल., ०५ जुलै २०२२. से. एक्स्ट्रीम मायक्रोबायोलॉजी खंड १३ २०२२. डीओआय: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. सिहवर एल., २०२२. ऊर्जा उत्पादक म्हणून चेरनोबिल बुरशी. येथे उपलब्ध https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. टिबोला एमएच, आणि फिशर जे., २०२५. रेडिओट्रॉफिक बुरशी आणि रेडिएशनने प्रभावित क्षेत्रांमध्ये जैवउपचार एजंट म्हणून आणि संरक्षणात्मक एजंट म्हणून त्यांचा वापर. संशोधन, समाज आणि विकास. डीओआय: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

*** 

संबंधित लेख 

• जीवनाच्या इतिहासातील सामूहिक विलुप्तता: नासाच्या आर्टेमिस मून आणि प्लॅनेटरी डिफेन्स डार्ट मिशनचे महत्त्व (एक्सएनयूएमएक्स ऑगस्ट एक्सएनयूएमएक्स)  

• आर्टेमिस मून मिशन: खोल अंतराळ मानवी वस्तीकडे (एक्सएनयूएमएक्स ऑगस्ट एक्सएनयूएमएक्स) 

• .... फिकट गुलाबी निळा बिंदू, हे एकमेव घर जे आम्ही कधीही ओळखले आहे (एक्सएनयूएमएक्स जानेवारी एक्सएनयूएमएक्स) 

***