地球是「囚籠」?科學家:去太空半年,一些宇航員腦子被「擠」了

网瘾少女 2022/03/15 檢舉 我要評論
 

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地球作為我們人類當前唯一的家園,但這不會是我們人類最終的棲息地,因為隨著技術的進步,人類早已可以擺脫地球對我們的引力束縛,乘坐飛船進入外太空,在外太空現在已經有一些相當于「基地」的大型航天器-空間站,宇航員可以在這些空間站內長時間生活,可以一次飛行幾個月甚至半年才返回地球。

鑒于人類現在已經能夠實現載人航太,所以有一些人認為,在未來人類可能會離開地球,走向宇宙深處,移民到外星球。不過有一些研究表明,人類可能在相當長的一段時間內都要被「困」在地球,除非我們的飛船技術出現革命性的改變。這是怎麼回事?難道地球真的是「囚籠」嗎?

我們知道,地球的環境與外太空的環境是截然不同的,例如在地面,我們可以自由呼吸,可以直接暴露到大氣中,不需要擔心宇宙輻射傷害我們,也不需要擔心會不會被隕石、流星體等小碎片撞擊到,非常安全。

而在外太空,氧氣就成為了非常珍貴的消耗物質了,因為在外太空是幾乎沒有空氣存在的,幾乎就是真空的狀態,如果直接暴露在真空狀態,我們體液可能會沸騰,身體可能會膨脹直至爆體而亡。所以在外太空飛行的飛船都需要帶有氧氣,如果需要執行艙外活動,還需要穿著專門研製的艙外宇航服。

在外太空,來自宇宙的輻射也相當強,是一個致命的威脅。除此之外,我們在外太空還會處于微重力或者0重力的狀態。因為我們進入太空需要乘坐飛船,如果我們的飛船速度很慢,就會直接掉下來,為了避免飛船被地球的引力拉下來,在幾百公里近地軌道飛行的飛船速度接近地球的第一宇宙速度7.9公里每秒。

這時候地球的引力和飛船的「離心力」就處于平衡的狀態,在飛船內的我們就處于漂浮的狀態,幾乎不存在重力了。在高輻射、微重力的環境下,人類的身體會發生什麼變化呢?

人類已經在地球上生存了幾百萬年時間,我們的身體骨架、心臟等都已經適應了地球重力,我們的肺也適應了地球大氣壓強。有一些研究表明,我們的身體細胞之所以長不大,主要的原因之一就是地球的重力,因為地球的重力限制了這些細胞的生長,細胞越小,地球重力對細胞的作用就越小,幾乎是可以忽略不計的,但是當這些細胞比較大的情況下,就可能需要一些復雜的細胞骨架才能支撐起整個細胞,不然這些大細胞可能就會坍塌或者被破壞掉。

當我們進入到一個全新的外太空環境,我們的身體必然是要發生一些變化的。比如說我們進入太空以後處于漂浮的狀態,我們就沒法知道上、下的方向。這還不是最大的問題,在微重力的情況下我們的身體可能會出現一些損傷。

雖然絕大多數人到目前為止其實都沒有進入過外太空,所以沒法真正體驗到太空環境帶來的變化,但是在坐過山車的時候,也有體驗過超重、失重的情況。不過,坐過山車的時間很短,失重狀態帶來的身體變化其實是可以忽略不計的。

而那些宇航員在外太空飛行的時間可能就比較長了,時間短一些的太空飛行可能就幾天,時間長一些的太空飛行可能長達半年,當宇航員在外太空飛行幾個月、半年以後,他們的身體發生的變化就不能忽視了,長時間處于失重的狀態下,宇航員的身體骨質會出現疏鬆的情況,現在有一些研究表明,宇航員的大腦也出現了一些變化。

在失重的狀態下,我們人體的體液就沒法自然往下流淌,全身各個器官、組織的體液都會重新分配。比如說在地面,我們的體液會在重力的作用下,不會聚集在大腦,但是失重狀態下就會有更多的體液流向大腦,而下肢的體液可能就減少了。

對于下肢來說,問題可能還不是很大,但對于大腦來說,可能會帶來一些影響。

科學家利用一項名叫纖維示蹤成像(fiber tractography)的技術對12名俄羅斯的宇航員進行了觀察研究,這些宇航員在太空飛行的時間都很長,平均飛行時間長達172天,也就是差不多飛行了6個月。

在研究中,研究人員可以看得到宇航員大腦中的「佈線方式」是否出現改變,為了確認在失重狀態下大腦是否存在變化,科學家在這些宇航員進入太空前、返回地球10天后,以及在返回地球7個月後都對他們展開測量。

在一開始,研究人員發現宇航員大腦中的胼胝體(corpus callosum)形狀出現了變化,後來又發現宇航員的腦室也出現了擴張的情況,皮質腦橋束(corticopontine tract)、皮層脊髓束(corticospinal tract)等一些與感覺運動有關的神經束也出現了微觀的結構變化。

除此之外,研究人員還發現這些長時間執行太空飛行任務的宇航員頭部都有一個很明顯的變化,那就是腦部在顱骨中的位置往上移動了。這一種情況是發生在長時間太空飛行的宇航員身上,那些執行短期太空飛行任務的宇航員頭部就沒有這樣的情況。

對于這一個情況,研究人員認為長時間處于失重狀態的太空環境,宇航員的大腦腦頂發生了「擁擠」的情況,腦回和腦溝變窄了,這意味著宇航員的腦頂部被「擠」了,留給腦脊液流動的空間變少了,隨著腦脊液流動受阻,宇航員的顱內壓力就可能增加,最後導致宇航員出現視神經腫脹、腦垂體變形等情況。

看到宇航員長時間太空飛行以後,身體出現了一些變化,可能有一些人擔心人類走不出地球。因為就目前而言,人類最遠足跡只能抵達月球,想要抵達更遠的星球就需要飛行很長時間,比如說去火星就需要飛行近半年時間,想去到太陽系外就需要飛行幾萬年。在太空飛行幾個月身體就發生了一些變化,人類難道要被困在地球嗎?

雖然宇航員的身體確實是可能會出現一些變化,但這些變化其實都是為了讓宇航員更好地適應外太空環境而出現的,當他們返回地球以後,他們又會調整身體來適應地面的環境,最終還是會恢復的,這並不是不可逆的變化。

而且隨著科技的進步,未來我們的飛船飛行速度會更快,可能也會有重力,飛往火星所需的時間可能就沒這麼長了。而且在人造重力的環境下宇航員的身體變化可能就沒那麼明顯了,到時候星際移民還是可以實現的。所以,人類是否能夠走出地球,最終還是看我們科技的發展水準。

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