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小編的世界 優質文選 宇宙

人類暴露太空會怎樣?體液蒸發、肺部爆裂、身體膨脹最後“永生”


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2021年7月06日 -
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胖福的小木屋

媒體人,優質科學領域創作者

在遠古人類把極高的天空稱為太空。對於太空的高度以多少為界限,並沒有准確的數據。如果按定性的角度,地球稠密的大氣層以外的空間都可以稱為太空。

人類如果直接暴露在太空之中,會發生什麼呢?在近80年的航天史中,的確有人體驗過暴露太空的感覺。

1965年,在NASA的載人航天器中心(現在更名為Johnson Space Center)一次真空艙宇航服泄露事件中,有一名受試者不幸暴露於近似真空下(壓力小於 1 psi,即 1 磅/平方英寸)。他保持知覺的時間是 14 秒,這大概是氧氣從肺部到達大腦所需要的時間。

他的宇航服中的條件大概沒有達到極強的真空,而且 15 秒後人們就開始給真空艙重新加壓。在大約相當於一萬五千英尺海拔高度的大氣壓力下,被試者開始恢複知覺。後來被試者報告說他能感受並聽到空氣泄露出去,他在失去知覺前最後的記憶是舌頭上的水開始沸騰。

1967年,三位蘇聯宇航員多勃羅沃裏斯基、沃爾科夫和巴紮耶夫乘坐“聯盟-11”號飛船在返回地球的時候,通氣閥門被打開了,飛船內處於真空狀態,當時宇航員並沒有穿宇航服,在40秒內三名宇航員就全部死亡。

通過兩次真實的事件以及科學家在真空環境下獲得的數據,我們得以了解人類暴露在太空環境中究竟會發生什麼?(本文部分數據來自NASA的《太空醫學數據手冊》)

暴露太空,究竟會發生什麼

首先是缺氧,想呼吸卻沒有任何空氣,但是不可以屏氣,假如試圖屏住呼吸,氣壓將立刻擠破肺部。不會馬上缺氧昏迷,因為人的血液中含有一定量的氧氣,可以供給身體15秒左右,10秒後人才會失去意識。

因為供氧不足,就會導致大腦供血不足,會使我們身體中掌握運動神經的神經元受到影響,從而導致運動神經失靈,所以,我們的身體會發生癱瘓和抽搐。

在這期間,我們人體的軟組織和靜脈中快速形成水汽,導致身體腫脹為原來的兩倍,血液循環將停止。真空的環境會將人類身體中的空氣“抽”出來。所以,如果肺部有空氣,肺部就會首先爆裂,各器官也會破裂,眼球膨脹破裂。之後人體內的氣體不斷流失,水汽從身上的每個孔隙鑽出,持續蒸發。

除此之外,體液在流失的時候,也在沸騰,為什麼會這樣呢?我們要知道,海拔較高的區域,氣壓會比較低,所以水的沸點也會比較低,當氣壓只有6.27千帕(相當於地表氣壓的6.2%,海拔19.2公里的氣壓)之時,水的沸點將會降為37度。而人的體溫大約為37度,如果在氣壓為6.27千帕的低壓環境中,體液就會達到沸點。

而太空接近0的氣壓下,水沒有液態相,直接升華為氣態。升華過程不斷帶走更多熱量,不斷降低內能來補償升華熱,直至其溫度與環境溫度接近平衡後,升華也就慢慢停止了,所以我們的體液會不斷沸騰,最後汽化。

由於血管內的微氣泡會膨脹,並且由於無處可去,而產生大量泡沫狀的血液並堵塞血管。血管內的壓力會升高,但是由於血管壁和其外的肌肉組織都具有彈性,所以不會爆裂。但是由於血管壁有一定的滲透性,還有毛細血管等位置會由於壓力升高導致內出血。所以人體內的血液可能不會沸騰。

所以那名受試者才會感覺到舌頭上的水開始沸騰,這種感覺就像舌頭上有跳跳糖一樣,我們的人體在邊沸騰邊流失的情況下,舌頭和皮膚表面會像被煮沸一樣,從起泡到破裂。

我們的身體為何不會凍結

太空並不是一個絕對真空的環境,嚴格意義上講,溫度衡量的是原子和分子的運動速度。一件物體有溫度,是因為構成它的原子和分子在加速運動,這個過程中產生了熱度。即便是“空空如也”的太空中,其實也有原子存在,因為有這樣微量的原子——也可以說是有這種非常稀薄的氣體,所以也是有溫度的:大概是絕對零度以上3℃。

體液在太空中沸騰,就有一些孤立的水分子處於氣態,在真空環境下,這些微小的水蒸氣會立即凍結,並變成冰晶,所以這種持續的蒸發會令口鼻溫度降溫到接近結冰點。身體其餘部分也會降溫。

不過,由於皮膚極富彈性,我們的身體不會爆炸,也不會被凍住,這是因為太空中的分子很少,接近絕對零度,不足以表現出“溫度”的屬性,既不“冷”,也不“熱”。真空是一個良好的隔熱體,暴露於其中的人,會因為體表水分蒸發而略微感到有一點點冷,但不會凍起來。

1分鐘內,人就會因為心肌纖維震顫停止心跳。數小時後體內的水分蒸發殆盡。另外,太空中充滿了宇宙輻射,所以會對我們的皮膚造成非常嚴重的燒傷,紫外線和其他高能射線又會反複穿透人體,可能超過人體能夠容忍的輻射劑量,導致急性輻射損傷我,我們的DNA會遭到損失,細胞會全部死亡,但是這個時候,我們已經死了,所以這個影響不大。

因為太空近乎於真空環境,我們的的屍體不會腐爛,而是會保持原樣,會保持一個姿勢在太空中漫無目的地浮著,我們的屍體將會在宇宙中實現永生,在太陽的照耀下,閃閃發光,所以,從某種程度上來說,我們在太空中實現了“永生”。

這也是為什麼出艙需要配備專門的艙外航天服的原因,這也是為什麼艙外航天服技術難度如此高的原因,因為它必須要能把航天員的身體與太空的惡劣環境隔離開來,並向航天員提供一個相當於地面的環境,同時提供氧氣、正常氣壓,排放二氧化碳,維持舒適的溫度和抵禦宇宙輻射等維持生命所需的各種條件。