La razón por la que envejecemos más lentamente en el espacio (explicación de Einstein)

Viajando a unos 28 200 km por hora, a 400 km sobre la Tierra, los astronautas ven 16 amaneceres y atardeceres todos los “días” mientras flotan en una caja con un puñado de personas de las que dependen. Por supervivencia. Ya sea que los humanos deban partir a otros mundos más allá de la Tierra o no, uno de los inconvenientes más convincentes en esto es que: a nuestros cuerpos no les gusta. Pocas personas saben esto mejor que el astronauta de la NASA que pasó casi un año en la Estación Espacial Internacional de 2015 a 2016: Scott Kelly. Al igual que otros astronautas, Kelly sirvió como sujeto de prueba en el estudio de los efectos de los viajes espaciales en el cuerpo humano. Pero a diferencia de los otros, Kelly tiene un gemelo idéntico, Mark, quien también es astronauta. Esto les dio a los investigadores una oportunidad poco común de monitorear a los dos hermanos, ya que vivían en dos entornos muy diferentes: uno en la Tierra y el otro a 400 km por encima de ella.

Cuando el astronauta fue al espacio y su hermano gemelo, Mark, se quedó en la Tierra, la diferencia de edad entre ellos aumentó, gracias a su tiempo en órbita. Y todo se debe a la teoría de la relatividad de Einstein. Lo que sugiere es que el tiempo se mueve más lentamente para los objetos en movimiento que para un observador estacionario. También se mueve más lentamente cuanto más cerca estás de una masa gravitacional como la Tierra. En otras palabras, no todos experimentamos el tiempo al mismo ritmo. Cuanto más rápido te mueves y aceleras, más se ralentiza el tiempo, y debido a que Kelly ha estado subiendo y bajando desde el espacio y orbitando el planeta a unos 28 200 km por hora, su hermano, Mark, ha vivido a 0,005 segundos adicionales. Los hermanos nacieron con 6 segundos de diferencia en 1964, y ahora esa diferencia es de 6,005 segundos.

Esta deformación se conoce como dilatación del tiempo, y los hermanos Kelly califican para ambos aspectos: qué tan rápido se han estado moviendo en relación con el otro; y qué tan cerca están de un objeto grande, que es la Tierra. Entonces, dependiendo de nuestra posición y velocidad, el tiempo puede parecer que se mueve más rápido o más lento para nosotros en relación con otros en una parte diferente del espacio-tiempo. Y para los astronautas de la Estación Espacial Internacional, eso significa que envejecen un poco más lento que las personas en la Tierra. Eso no significa que puedas pasar tu vida en un sótano, solo para sobrevivir al resto de nosotros aquí en la superficie. El efecto no se nota a una escala tan pequeña. Si te convirtieras en un ermitaño del sótano, entonces a lo largo de toda tu vida solo envejecerías una fracción de segundo más lento que todos los demás.

Pero tu cerebro podría congelarse cuando pienses en esto: un reloj atado a tu tobillo eventualmente se quedará atrás de uno atado a tu muñeca. Tu cabeza técnicamente envejece más rápido que tus pies. El tiempo pasa más rápido para las personas que viven en una montaña que para las que viven al nivel del mar. El ejemplo clásico de esto es el escenario de los gemelos. Uno de los gemelos despega en una nave espacial que viaja cerca de la velocidad de la luz y el otro se queda en la Tierra. Cuando el gemelo que viaja por el espacio regresa a la Tierra, solo tiene un par de años, pero se sorprende al descubrir que su hermano en la Tierra ha envejecido más de una década. Por supuesto, nadie ha realizado ese experimento en la vida real, pero hay evidencia de que es real. Cuando los científicos pusieron en órbita un reloj atómico, mientras mantenían un reloj idéntico aquí, en la Tierra, regresó muy ligeramente por detrás del reloj terrestre.

Entonces el tiempo se vuelve aún más complicado, porque la dilatación puede ocurrir en cualquier momento. Una buena forma de pensarlo es considerar a los astronautas que viven en la Estación Espacial Internacional. Están flotando a unos 400 km arriba, donde la atracción gravitacional de la Tierra es más débil que en la superficie. Eso significa que el tiempo debería acelerarse para ellos en relación con las personas en tierra. Pero la Estación Espacial también está moviéndose alrededor de la Tierra a casi 8 km por segundo: eso significa que el tiempo también debería ralentizarse para los astronautas en relación con las personas en la superficie. Pero la realidad es que Mark, el hermano que ha envejecido unos milisegundos más, podría terminar mejor a largo plazo si el tiempo prolongado del Sr. Kelly en el espacio hace que su cuerpo se deteriore más rápido.

Diez equipos científicos del Estudio de los Gemelos de la NASA examinaron a los astronautas hermanos antes, durante y después de los 340 días del astronauta en el espacio. Los equipos estudiaron las funciones corporales de cada gemelo. Hicieron pruebas de memoria. Y examinaron los genes de los hombres, buscando qué diferencias podrían deberse a los viajes espaciales. Confirmaron que los viajes espaciales prolongados estresan el cuerpo humano de muchas maneras. La vida en el espacio puede cambiar genes y hacer que el sistema inmunológico se acelere. Puede entorpecer la mente y la memoria. La mayoría de los cambios que experimentó el astronauta en el espacio se revirtieron una vez que regresó a la Tierra. Pero no todo.

Los investigadores probaron nuevamente después de seis meses del regreso a tierra. Aproximadamente el 91 por ciento de los genes que habían cambiado de actividad en el espacio volvieron a la normalidad. El resto se quedó en modo espacial. Su sistema inmunológico, por ejemplo, permaneció en alerta máxima. Los genes de reparación del ADN todavía estaban demasiado activos y algunos de sus cromosomas todavía estaban al revés. Es más, las habilidades mentales del astronauta habían disminuido desde los niveles previos al vuelo. Fue más lento y menos preciso en las pruebas de lógica y de memoria a corto plazo. No está claro si estos resultados son definitivamente por los vuelos espaciales. Eso es en parte porque las observaciones son de una sola persona. Pero una cosa es segura: el tiempo es relativo.

Piénsalo de esta manera, si un reloj está parado y viaja a una velocidad muy alta. Si pasas por este reloj y le echas un vistazo, verás que está funcionando lentamente, o tal vez está completamente estático. Esto se debe a que la velocidad a la que funcionan las funciones mecánicas del reloj es más lenta que la tuya. Lo que ves es el tiempo en el pasado, mientras que ya te saltaste ese segundo y estás en el futuro. Durante este experimento de viajar a alta velocidad, no has envejecido en absoluto. Porque todos los procesos de tu cuerpo funcionan a la misma velocidad que tú. Después de cierta edad, tu cuerpo comienza a deteriorarse... Lo que eventualmente conduce a un estado en el que dejan de funcionar.

Este fenómeno de envejecimiento, especialmente en humanos, es causado por una estructura de proteína en las células llamada telómeros. Estas estructuras protegen nuestras células del deterioro. Pero con cada replicación celular, estos telómeros comienzan a perder fuerza, lo que se denomina longitud de los telómeros. Si la longitud de los telómeros se acorta hasta cierto punto, la célula se vuelve vulnerable a las enfermedades. Podemos decir que los telómeros son los temporizadores de cuenta regresiva naturales en nuestro cuerpo, que determinan cuándo venceremos. La longitud de los telómeros puede verse afectada por factores externos como el estrés, que acelera nuestro temporizador. El experimento de estudio de gemelos de la NASA incluyó documentar los cambios en la longitud de los telómeros de ambos hermanos. La longitud de los telómeros del hermano espacial aumentó mientras estaba a bordo de la Estación Espacial Internacional.

Antes de la misión, ambos hermanos tenían casi la misma longitud de telómeros. Lo que significa que si ignoramos problemas como el estrés mental, ambos hermanos deberían vivir aproximadamente a la misma edad. Pero mientras el hermano espacial orbitaba la Tierra, tenía telómeros casi un 14,5 % más largos. El hermano espacial era unos años más joven que su hermano terrestre, biológicamente. Porque la longitud de los telómeros del hermano espacial volvió a la normalidad cuando regresó a la Tierra. Pasaron casi 190 días después del regreso para que la longitud de los telómeros recuperara los valores esperados. Las muestras de sangre de la Estación Espacial Internacional se enviaron a la Tierra para su procesamiento. Esto significa que la sangre ya no viajaba a la velocidad de la EEI. Además, la paradoja del espacio-tiempo establece que el hermano del espacio debería ser más joven al regresar. Pero la longitud de los telómeros volvió a su estado original como antes de la misión. El hermano espacial tenía nuevamente la misma edad que su hermano terrestre.

La falta de gravedad es la principal causa de estos intensos cambios en el envejecimiento. La gravedad juega un papel inmenso en la mayoría de nuestros sistemas corporales. Tomemos los músculos, por ejemplo. Los músculos de las personas mayores tienden a encogerse y declinar a medida que envejecen y se vuelven menos móviles. Los músculos de los astronautas reaccionan de manera similar porque apenas se usan. Es por eso por lo que los astronautas que permanecen en el espacio durante períodos prolongados utilizan máquinas de ejercicio especiales para ayudar a reducir este efecto.

Un proceso similar ocurre en los huesos. Después de cierta edad, las personas en la Tierra comienzan a perder masa en sus huesos, típicamente a una tasa de alrededor del 1-2 % por año. Pero en el espacio, las personas pierden masa ósea a un ritmo muy acelerado: hasta un 1-2 % al mes. Debido a que los cuerpos de los astronautas no necesitan soportar su peso, los huesos comienzan a disminuir la producción de material óseo nuevo y aumentan la cantidad de absorción de hueso viejo. Afortunadamente, sus sistemas esqueléticos suelen volver a la normalidad una vez que han pasado algún tiempo en nuestro planeta.

Si el hermano espacial estuviera protegido de todos los daños del espacio (como radiaciones) mientras orbitaba la EEI, entonces habría vivido más que su hermano terrestre. A pesar de que están con una diferencia de 0,005 segundos, los astronautas aún experimentan algunos de los síntomas de un proceso de envejecimiento prolongado. Así que la próxima vez que desees que el fin de semana dure más, mantente cerca del suelo y muévete muy rápido. No se sentirá como si tu fin de semana fuera más largo, pero técnicamente puedes ganar una pequeña fracción de segundo. No necesitarás ir al espacio para este pequeño experimento.