Gesund zum Mars

In seiner Kindheit verschlang der Physiker Marco Durante die Hefte der Comicreihe „Die Fantastischen Vier“. Das Quartett der Superhelden erhielt übermenschliche Kräfte, weil es bei einem Raumflug kosmischer Strahlung ausgesetzt war. Das Thema kosmische Strahlung hat Durante zeit seines Lebens nicht losgelassen. Es bestimmt auch das Forscherleben des 43-Jährigen. Der Physiker, seit einigen Monaten Professor für Festkörperphysik an der TU Darmstadt, will am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt eine der größten Hürde abbauen, die einer Marsmission im Wege steht: Die Gefahr durch die langandauernde Einwirkung der kosmischen Strahlung auf die Raumfahrer. Denn in der wirklichen Welt verursacht sie keine Superkräfte, sondern Krebs.

„Wir wissen noch nicht, wie groß das Krebsrisiko wirklich ist“, sagt Durante. Genau das will der aus Neapel stammende Wissenschaftler nun an der GSI herausfinden. Seit Oktober 2008 leitet er dort die Abteilung Biophysik. Für Durante erfüllt sich mit seiner neuen Stellung ein Kindheitstraum, denn einen geeigneteren Ort als die GSI kann er sich in Europa für seine Forschung nicht vorstellen. „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“, betont der Physiker.

„Ein Langzeitaufenthalt auf der ISS birgt nur ein geringes Krebsrisiko. Es ist höchst ungewiss, um wie viel größer das Krebsrisiko auf einer Marsmission sein würde. Es wird zwischen zwei und dreißig Prozent geschätzt", sagt Marco Durante.

Die kosmischen Geschosse können der Erbsubstanz DNA in den Zellen des menschlichen Körpers irreparablen Schaden zufügen und auf diese Weise Krebs auslösen. In der Nähe der Erde wird die Strahlung durch das Magnetfeld des Planeten abgeschirmt. Ein Langzeitaufenthalt auf der ISS birgt daher nur ein geringes Krebsrisiko. Es ist höchst ungewiss, um wie viel größer das Krebsrisiko auf einer Marsmission sein würde. „Es wird zwischen zwei und dreißig Prozent geschätzt“, sagt Durante. Diese Unbestimmtheit behindere die Planung einer bemannten Marsmission. „Man weiß nicht, ob man aufwändig ein künstliches Magnetfeld um das Raumschiff herum erzeugen muss, oder ob es ausreicht, dem Speiseplan der Astronauten vor Krebs schützende Nahrungsmittel hinzuzufügen, so wie die Seefahrer früher Zitronen mitnahmen, um sich vor Skorbut zu schützen“, sagt Durante.

„Die Studierenden dürfen sich auf Durantes Vorlesungen über „Radiation Biophysics“ freuen, die im Sommersemester 2009 starten.“

Um das große Fragezeichen zu beseitigen, bestrahlt Durante menschliche Zell- und Gewebeproben mit schweren Ionen und betrachtet anschließend die Schäden an der DNA. Bei der Beurteilung der Ergebnisse wird ihm seine langjährige Erfahrung sicher nützlich sein. Nach seinem Physikstudium in Neapel promovierte er am Lawrence Berkeley Laboratory in Kalifornien, wo ein ähnlicher Ionenbeschleuniger steht wie in Darmstadt. Dort zeigte er, dass schwere Ionen menschliche Chromosomen beschädigen. Später untersuchte er bei der Nasa in Houston das Blut von Astronauten, die insgesamt bis zu 700 Tagen im All gewesen waren auf Erbschäden. Danach forschte er im japanischen Chiba und kehrte nach zwei Jahren in seine Heimatstadt zurück. Dort leben seine Frau und seine 11-jährige Tochter auch heute noch. Seine kleine Familie werde ihm aber bald nach Darmstadt folgen, sagt Durante. Er selbst wird außer an der GSI auch an der Technischen Universität Darmstadt aktiv sein: Die Studierenden dürfen sich auf seine Vorlesungen über „Radiation Biophysics“ freuen, die im Sommersemester 2009 starten.

Das Endergebnis von Durantes Erforschung des Strahlenrisikos für Marsreisende wird hingegen wird noch etliche Jahre auf sich warten lassen. Denn um besonders energiereiche kosmische Strahlung simulieren zu können, reicht der aktuelle Teilchenbeschleuniger der GSI nicht aus. Dafür braucht Durante den neuen Ionenbeschleuniger FAIR, der derzeit auf dem Gelände der GSI entsteht und voraussichtlich 2016 in Betrieb gehen wird. FAIR wird schweren Ionen mehr als zehnmal soviel Energie zuführen können als die bestehende Anlage und wird somit die kosmische Strahlung in ihrer ganzen Bandbreite ins Labor holen. „Wir müssen die Messungen am FAIR abwarten, um das Strahlenrisiko für Astronauten abschätzen zu können“, sagt Durante.

Ein Risiko für Mars-Astronauten ist indes heute schon bekannt: „Der Beschuss durch schwere Ionen erzeugt auf Dauer grauen Star“, sagt Durante. Ihn selbst würde dieses Risiko nicht schrecken: „Ich würde trotzdem sofort mit zum Mars fliegen, wenn ich dürfte“, sagt er mit leuchtenden Augen.