太空出差，有太多的謎需要解開

張田勘

在順利進駐中國空間站“天和”核心艙后，北京時間2021年10月17日9時50分，“神舟十三號”航天員乘組成功開啟貨物艙艙門，并順利進入“天舟三號”貨運飛船。北京時間11月8日1時16分，經過約6.5小時的出艙活動，“神舟十三號”航天員乘組密切協同，圓滿完成出艙活動全部既定任務。

此次進入空間站的有翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員，他們將在太空長駐6個月。此次太空出差，3名航天員的任務有很多，除了將開展機械臂操作、出艙活動、艙段轉移等工作，進一步驗證航天員長期在軌駐留、再生生保等一系列關鍵技術，還需要嘗試解開一系列地球與太空的差異之謎。其中最大的謎，是太空或其他星球是否也適宜人類居住和棲息。

雙胞胎的“天地實驗”

要解開這個謎，需要一步一步地開展生命科學的研究，一點一滴地獲得科學研究結果，一步一步地積累經驗。當然，在太空出差期間，中國航天員也有豐富的空間生活，如翟志剛把一些影視劇視頻和歌曲帶上天，還帶了筆墨紙硯，以便在工作之余看看劇、聽聽歌，練練書法。顯然，如果寫下“天書”，與地面的“地書”就可能有差異，也是顯示太空是否適宜人類生活的一個小小證據。葉光富攜帶了一些小樂器，想在太空利用閑暇學習樂器。王亞平帶了大樂器，將在天上展示。他們的音樂展示同樣可以顯現與地面樂器演奏的相似和相異，以體現太空生活的環境是否宜居。

不過，更重要的是，在太空的生命現象和生理功能當然與地面不一樣，但這種不一致是否可以克服，并讓人類未來可以長期出差太空和旅居太空，這是人們一直想了解清楚的。現在，一些國家的研究已經有部分答案。

目前，在太空連續停留時間最長的是蘇聯宇航員列里·波利亞科夫，為438天。美國宇航員斯科特·凱利在太空中連續停留時間第二長，為340天。不過，在科學研究方面，以斯科特的工作最有特色并獲得較多成果。斯科特在國際空間站中進行了400多個實驗，包括生物、物理和健康方面的研究。由于斯科特還有一個孿生哥哥馬克·凱利，他們的基因基本相同，所以對他們的研究具有重要的比較意義。

2015年，弟弟斯科特前往國際空間站工作1年，哥哥馬克留在地面工作。從2015年3月27日到2016年3月1日，斯科特在空間站的所有情況都受到監測，并通過補給太空船將其血液、尿液、糞便樣本以及其他生理數據送回地球檢測，再與哥哥馬克的生理記錄做對照研究。

經過3年多的研究，2019年4月12日，《科學》雜志發表了美國國家航空航天局（NASA）的一份長達20頁的研究報告。NASA的研究設計了10個研究項目，內容包括雙胞胎宇航員的認知能力、生化水平、表觀遺傳學、基因表達、免疫系統、代謝能力、微生物組、蛋白質組、生理學和端粒長度，由12所大學的80多名科學家共同參與設計，并進行相關研究。

太空風險的等級劃分

研究總體結果表明，宇航員長期生活在太空環境中，微觀的分子和基因以及具體的生理和行為都會產生種種改變，而且這些變化大多是有風險的。根據風險的大小，可以分為3級。

在太空中生活的高級風險是基因和分子的變化。斯科特體內一些細胞里的染色體片段發生了突變、倒置，特別是與免疫系統有關的基因表達出現了異常;斯科特的DNA甲基化率要比馬克的小一些，但這種差異最大時也不超過5%。另外，斯科特的染色體上的端粒也發生了變化，在太空期間，端粒明顯延長，回到地球后又加速縮短。如今，這些基因變化大多已經復原，但還是有8.7%的基因變化仍未恢復。

研究人員認為，太空中的輻射、零重力環境等是造成基因突變的重要原因，高能宇宙粒子可以穿過細胞，可能造成了斯科特的基因突變和端粒變長。當斯科特在空間站工作時期，空間站正好處于高能帶電粒子范艾倫輻射帶下方，輻射量是地球的48倍。在地球上，要想對斯科特的基因造成這樣的損傷大約需要50年。但是，在太空的輻射背景下，還不到1年的時間就會造成這樣的后果。

而且，斯科特的端粒變長并非意味著其壽命可能延長（端粒決定細胞分裂周期，端粒長，壽命也長），因為這是一種受到環境影響而發生的突然變化。而且在返回地球后，斯科特的端粒就迅速縮短。這意味著，斯科特既有患癌的風險（許多癌變的第一步就是延長端粒，讓細胞永生），也有加速衰老的風險。

在太空中生活的中級風險是有心血管方面的改變和未來潛在的病變。在太空中，宇航員處于失重狀態，體內的體液分布與在地球上有很大的不同，會影響心血管的生理功能。研究發現，斯科特的頸動脈出現擴張，頸動脈壁的最內兩層出現增厚，此外，斯科特的視網膜脈管系統也出現了一定的異常變化。這些變化可能會導致心腦血管疾病和視力障礙。

在太空中生活的低級風險主要體現在腸道菌群變化、體重變化、認知能力下降等方面。在人體內，超過90%的腸道菌群來自厚壁菌門和擬桿菌門。通過比對斯科特在太空中的腸道菌群，發現其厚壁菌門細菌變得更多，擬桿菌門細菌的數量則有所降低。但是，當斯科特返回地球后，兩類細菌數量的比例也逐漸恢復正常。斯科特在太空的體重略微變輕，研究人員認為，這是因為斯科特執行了嚴格的體能訓練計劃，并且在飲食上限制了熱量攝入，同時在太空中吃的食品可能更健康。伴隨著體重下降，斯科特體內的葉酸水平升高了，但原因尚難解釋。不過，回到地球后，他的體重和葉酸也恢復了正常。另外，斯科特的認知能力剛好相反，在太空正常，但返回地球后有所下降。不過，這種情況也是短暫的，過了一段時間就恢復正常了。

太空移民風險太大

所有這些變化都是太空中的輻射、零重力環境等造成的，在回到地球后，這些變化會慢慢消失。針對這些變化，可以制訂在太空較長期駐留或旅居的應對措施。當然，也期待此次中國3名航天員在太空長駐半年后，能獲得更多、更新的生命科學研究結果，從而為人類是否能長駐太空提供更多、更扎實的科學依據。

就目前所獲得的科學證據而言，探索太空可以，但并非以移民為目標，因為那樣風險太大，最好的方法就是珍惜、善待、維護并建設好人類的地球家園，讓這個家園適于所有人棲息，而且需要升華到詩意地和可持續地棲息。