雙胞胎實驗：人類不適合長期太空旅行，地球是我們的囚籠？

李論科學

星問答計劃創作者,科學達人,優質創作者

本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。

人類是在地球上誕生的，而且已經進化了數百萬年，我們現在已經完全適應了地球上溫和的環境，例如有合適的重力、有合適的大氣壓、有合適的空氣成分、有合適的溫度、有較低的輻射危害；

如果人類離開地球這個伊甸園進入外太空，那麼我們就會因為環境的劇烈變化，而瞬間死亡。按理來說，人類以肉身之軀是根本離不開地球的。

但是我們憑借聰明才智，開發出了航天器以及宇航服，它們可以為宇航員在一個很小的空間內提供類地環境，這使得我們人類可以在外太空停留、以及太空行走；

但是航天器和宇航服只能保證人類短暫的停留在外太空，因為還有兩個問題無法解決，就是外太空的微重力環境以及較高的輻射問題。

這兩個問題是現在制約人類長期在外太空居住、太空旅行、殖民其他星球最大的問題。而且可能在很長的一段時間內都無法解決。

其實早在上世紀60年代NASA在進行阿波羅任務期間，就多次發射載人航天器繞地球軌道飛行、以及載人繞月飛行，目的就是想知道外太空環境對宇航員身體和心理素質的影響。

經過多次實驗，宇航員短期內表現良好，沒有特別嚴重的危害，才進行了載人登月。不過NASA深知長期的外太空生活，宇航員的身體是無法承受的。

在登月完成以後，NASA開始建立國際空間站，除了進行生物科學實驗、大地研究以外，NASA近些年來一直在關注外太空長期對人類的影響。

其中最為有名的一次實驗就是一項對雙胞胎宇航員的研究，讓我們更為清楚的認識到外太空是如何影響人體的。

雙胞胎宇航員名字叫科特·凱利和馬克·凱利，2015年科特·凱利前往國際空間站在那裏待了整整一年的時間，這是美國宇航員在外太空停留時間的最長記錄，它身體的變化就成為了科學家研究的對象；

而它的雙胞胎兄弟馬克·凱利則留在地面上，是科特·凱利的實驗對照組。這樣科學家可以清楚的知道科特·凱利身體產生了哪些變化。

我們知道國際空間站一直都有宇航員居住，但每位宇航員在空間站裏最長時間不超過6個月，就要回地球進行恢複訓練。

所以說讓宇航員在外太空待一年，已經是超過了正常的時間範圍。在宇航員科特·凱利前往空間站之前，科學家就采集了他和馬克·凱利的尿液、糞便和血液樣本。

科特·凱利還在太空中收集了自己的一些樣本，返回地球後，科學家就對其進行了醫學分析 。

發表在《科學》雜志上的一篇論文顯示了太空環境對科特·凱利身體的影響，一些是我們意料之中的，一些則讓人感到驚訝。

科學家說：離開地球以後微重力會使得人類身體的所有代謝發生紊亂，而且地球之外沒有磁場保護，來自太陽輻射，以及銀河系中的高能射線會對人類造成輻射傷害。所以對這對雙胞胎的研究是迄今為止對人體在太空飛行反應最全面的研究。”

在地球上我們身體體液、血液的流動方式已經適應了地球重力，如果到了外太空的微重力環境，那麼我們體液就會四處移動，這就影響到了人體心髒向全身泵血的方式；

因此長期的太空旅行會使得心髒健康成為主要得風險，而且在以往返回地球的宇航員中我們已經發現了他們出現心血管方面的問題。

微重力也會影響眼部的肌肉，從而導致宇航員的視力發生不可逆轉的傷害，因此每位從國際空間站上返回的宇航員都需要戴上特質的眼鏡來使得眼部肌肉恢複。

還有長期的微重力也會使得宇航員的肌肉強度降低，骨骼密度降低。這些問題都在科特·凱利身上表現的非常嚴重。

論文還指出，科學家在凱利兄弟中發現了基因變化，這對人類來說是最不好的消息。因為基因畢竟是生物體的藍圖，基因發生了損傷、變異，這對生物來說是致命的。

原因是外太空的輻射，也就是那些帶電粒子穿透人體的時候，會使得人類內的分子被電離，當然這就會導致DNA鏈發生斷裂，導致染色體發生相互擠壓，甚至是位置交換。

這些變化可能會使得某些基因過多的自我表達，而使得某些基因停止表達，出現這樣問題，都會導致人類出現癌症或者其他疾病。

令人意外的是科學家發現科特·凱利的染色體端粒也發生了變化，端粒是染色體末端的結構，隨著生物的衰老，染色體的端粒會變得越來越短。

按理來說科特·凱利的端粒也會變短，而且變短的速度可能會加快，科學家認為宇航員在長期任務中所經曆的獨特壓力（營養、生理、心理）和極端環境暴露（微重力、太空輻射）肯定會加速端粒縮短，從而增加衰老以及心血管疾病和癌症等與年齡有關的疾病的風險。

但令所有人驚奇的是他的端粒非但沒有變短，而且還變長了，這與科學家的想法完全相反。

但是當斯科特·凱利回到地球修養了一段時間以後，科學家又發現他的端粒迅速的縮短了，並且比以前還短了很多。

也就是說，在長達1年的太空旅行以後，其實加速了科特·凱利的衰老。科學家現在搞不清楚的是，為什麼為什麼端粒的長度變化會如此劇烈的波動，這與太空的飛行到底有什麼聯系?

由於樣本量太小，科學家很難找出其中的原因，未來還將會繼續對這方面的問題進行研究，這也需要更多的宇航員在太空待上更長的時間，才能真正有機會讓科學家找出答案。

不管是微重力對人類身體的影響，還是輻射對基因的傷害，都說明了人類不能長期待在太空，就算我們以後建立月球基地，建立火星基地，這些問題都不可避免。

這也意味著人類可能很難在地球以外的地方生存，我們只要離開誕生自己的地球，結果都是死路一條。

所以這就限制了人類進行星際旅行的幻想，殖民太陽系、甚至銀河系的幻想。除非我們能時時刻刻模擬出地球重力，時時刻刻能讓人體被磁場環繞來阻擋外太空的輻射。

這對人類來說，短時間內是很難辦到的，所以從目前來看地球就是人類的囚籠，也是人類最好的、唯一的歸宿。

未來想徹底擺脫地球的束縛，還需要經曆幾次比較大的科技革命。