一篇关于空间影响的论文
如果人类离开地球上的伊甸园,进入外太空,那么我们就会因为环境的剧变而瞬间死亡。按理说,人类的肉体里离不开地球。
但凭我们的聪明才智,我们研制出了飞船和宇航服,可以在狭小的空间里为宇航员提供一个陆地环境,使我们人类能够在外太空停留,在太空行走;
但飞船和宇航服只能保证人类在外太空短暂停留,因为还有两个问题无法解决,即外太空微重力环境和高辐射问题。
这两个问题是制约人类长期在外太空生活、太空旅行和殖民其他星球的最大问题。而且可能很久都解决不了。
事实上,早在20世纪60年代,阿波罗计划期间,美国国家航空航天局就多次发射载人飞船绕地球飞行和载人绕月飞行,以了解外太空环境对宇航员身体和心理素质的影响。
经过多次实验,航天员在短时间内表现良好,没有出现特别严重的伤害,才进行载人登月。然而,美国国家航空航天局知道长期在外太空生活对宇航员的身体来说是无法忍受的。
最著名的实验之一是对双胞胎宇航员的研究,这让我们更加了解外太空是如何影响人体的。
双胞胎宇航员的名字是库尔特·凯利和马克·凯利。2015年,库尔特·凯利前往国际空间站,在那里停留了整整一年,这是美国宇航员在外太空停留的最长记录,其身体变化成为科学家们的研究对象。
而它的孪生兄弟马克·凯利留在地面,这是库尔特·凯利的实验控制组。因此科学家可以清楚地知道库尔特·凯利的身体发生了什么变化。
我们知道国际空间站一直都有宇航员居住,但是每个宇航员在空间站停留不超过6个月就会返回地球进行恢复训练。
所以让宇航员在外太空呆一年已经超出正常时限了。在宇航员库尔特·凯利前往空间站之前,科学家收集了他和马克·凯利的尿液、粪便和血液样本。
库尔特·凯利还在太空中收集了一些自己的样本,回到地球后,科学家们对它们进行了医学分析。
发表在《科学》杂志上的一篇论文展示了太空环境对库尔特·凯利身体的影响,有些是意料之中的,有些是令人惊讶的。
科学家说:离开地球后,微重力会使人体所有新陈代谢紊乱,地球外没有磁场保护,太阳辐射和银河系高能射线会对人类造成辐射损伤。因此,对这对双胞胎的研究是迄今为止对人体对太空飞行反应的最全面的研究。"
在地球上,我们的体液和血液流动的方式已经适应了地球的重力。如果我们去外太空的微重力环境,我们的体液会四处流动,这影响了我们的心脏向全身泵血的方式。
因此,长期的太空旅行会使心脏健康成为一大风险,我们发现过去返回地球的宇航员都有心血管问题。
微重力还会影响眼部肌肉,导致宇航员的视力受到不可逆的损害。因此,每一位从国际空间站返回的宇航员都需要佩戴特殊的眼镜来恢复眼部肌肉。
长期微重力也会降低宇航员的肌肉力量和骨密度。这些问题在库尔特·凯利身上非常严重。
论文还指出,科学家在凯利兄弟身上发现了基因变化,这对人类来说是最糟糕的消息。因为基因毕竟是生物的蓝图,基因受到了损伤和变异,对生物来说是致命的。
原因是来自外太空的辐射,即带电粒子穿透人体时,会使人体内的分子电离。当然,这会导致DNA链的断裂,从而导致染色体的相互挤压,甚至互换位置。
这些变化可能会让一些基因过度表达,让一些基因停止表达。这样的问题会导致人类患癌症或其他疾病。
令人惊讶的是,科学家发现库尔特·凯利的染色体端粒也发生了变化。端粒是染色体末端的结构。随着生物的衰老,染色体的端粒会越来越短。
按理说库尔特·凯利的端粒也会缩短,而且缩短的速度可能会加快。科学家认为,宇航员在长期任务中经历的独特压力(营养、生理和心理)和极端环境暴露(微重力和空间辐射)肯定会加速端粒缩短,从而增加衰老和心血管疾病、癌症等年龄相关疾病的风险。
但出乎所有人意料的是,他的端粒不仅没有变短,反而变长了,这与科学家的想法完全相反。
然而,当斯科特·凯利返回地球一段时间后,科学家发现他的端粒迅速缩短,而且比以前短得多。
换句话说,经过1年的太空旅行,实际上加速了库尔特·凯利的衰老。科学家现在不明白的是,为什么端粒长度变化如此剧烈,这和太空飞行有什么联系?
由于样本量太小,科学家们很难找出原因,他们将在未来继续研究这个问题,这也需要更多的宇航员在太空停留更长的时间,这样科学家才能真正有机会找到答案。
无论是微重力对人体的影响,还是辐射对基因的损伤,都说明人类不能长时间期待在太空中。即使将来我们建立了月球基地和火星基地,这些问题也是不可避免的。
这也意味着人类可能很难在地球之外生存。只要离开出生的地球,结果就是死路一条。
所以这就限制了人类星际旅行的幻想,殖民太阳系甚至银河系的幻想。除非我们能一直模拟地球引力,才能一直用磁场包围人体,阻挡来自外太空的辐射。
这是人类短时间内很难做到的,所以目前地球是人类的牢笼,是人类最好也是唯一的归宿。
未来要想彻底摆脱地球的束缚,需要经历几次重大的科技革命。