涉江
還記得那個種了太空一枝花的斯科特·凱利嗎?不久前他剛剛返回地球,在太空度過的340天里,他繞地球飛行了2.3億公里,經歷了10944次日出日落,拍攝了713張太空照片,完成了400多項實驗。除了例行公事,他還喜歡艙外自拍、在飛船上種菜、Cosplay大猩猩——真是一個十足的“網紅”。
通過此次為期一年的太空生存計劃,NASA希望通過對斯科特·凱利的觀察了解長期的太空生活對人體的影響。而恰巧斯科特·凱利有一個同卵雙胞胎兄弟也是NASA的宇航員,他則留在地球上作為對比。
在去太空之前,斯科特·凱利和哥哥的身高一樣,但經過一年在外太空低重力環境的生活后,他長了5厘米。NASA解釋稱,身高的增長源于在微重力環境中脊椎的拉抻。當人類的脊椎不再受地球引力牽引之后,骨密度會降低,這使得人的身高能增長不少。當然這種長高只是暫時性的,宇航員返回地球幾個月后,身高又會恢復正常。
由骨骼引起的身高變化只是太空生活對人體影響中的一部分,人體還有哪些地方會在外太空發生改變?
1.睡眠周期被打亂。畢竟和在地球生活的環境非常不同,難以入眠是可以理解的。
2.臉變腫。因為沒有足夠的重力讓臉部血液順利地循環。
3.視力改變。長期在太空生活,人的視力也會受損。由于體液往上集中,顱內壓力增加,宇航員的眼球可能逐漸被壓平,形成遠視眼。
4.肌肉收縮。骨骼肌系統是人體最大的器官系統,它能適應作用在它身上不同的力,即通常所說的可塑性。太空飛行會導致骨骼肌的質量和強度下降。研究人員發現,有37位在國際空間站長期工作的宇航員出現了等力肌收縮減弱的現象,收縮程度甚至達到8%至17%。即使宇航員進行嚴格的鍛煉,這種退化也會出現。
5.心臟變小。包括心臟在內的心血管系統的許多部分都會受到重力的影響。在地球上,人腿中的靜脈會頂著重力將血液送回心臟。當宇航員生活在微重力條件下時,他們心臟的左右心室都會變小。宇航員在宇宙中的血壓也比在地球上低,心量輸出(每分鐘血液從心臟流出的量)在太空中也會減少。
6.行動能力變差。有氧代謝能力是有氧適能的指標,指的是人體在運動過程中所使用的氧氣最大量。太空飛行引發的肌肉和心血管系統退化會減弱有氧適能。研究人員表明,在太空中飛行9天至14天,人體的行動能力會減少20%至25%。有趣的是,在5個月至6個月的太空飛行中,身體的行動能力開始改善,卻仍無法恢復到之前水平。
7.骨質疏松。骨骼通常會不斷地重構,且有兩種類型的細胞參與其中:成骨細胞和破骨細胞。在太空飛行中,這兩個過程的平衡會被打破,從而導致骨骼密度降低。
8.免疫系統變化。有許多變量會引發免疫系統變化,比如輻射、微重力、壓力和生理規律的改變等。在太空中宇航員也會與他們自身、其他宇航員、食物以及環境中的細菌發生交互作用,這些都能改變他們的免疫反應。
NASA早已留意這些生理變化并展開研究,但以往研究都只能局限于單個宇航員上天前后的對比,不能有效排除人體本身自然老化的因素干擾,因此無法斷定到底哪些生理影響是由單純的太空失重環境造成,且影響程度具體有多深。
而如今,借助凱利兄弟“一人在天、一人在地”的對比數據,科學家有望排除干擾,獲得更準確的研究結果。這些研究成果將有助于了解人體對嚴酷太空環境的反應和適應能力,降低人類今后進軍月球軌道、小行星乃至火星時所面臨的風險。