搜狐科技《思想大爆炸-对话科学家》栏目第97期,对话中国科学院生物物理所研究员周海宁。
人类在太空生活,可能会导致肌肉损失、体液转移、骨密度下降、DNA损伤、体重减轻、肠道微生物变化、认知能力下降等情况。
“体液转移”脸部应该看起来更饱满,甚至有肿胀感,但苏尼塔的脸颊凹陷、皮肤下垂,可能是由于体重迅速下降导致的。
苏尼塔摄入高热量食物也没有改善这种状况,可能是因为肠道菌群发生变化导致消化吸收能力减弱,且女性体温比男性略高,需要消耗更多能量来维持正常体温。
(回到地球后),她的面部状态有很大可能恢复,但不保证100%能恢复如初。
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计划“出差”8天却变8个月,坑惨了美国宇航员苏尼塔·威廉姆斯和布奇·威尔莫尔。
近日,从滞留太空的两位宇航员在国际空间站的“生活照”来看,女宇航员苏尼塔似乎“骨瘦如柴”,面容憔悴,甚至变成了动画片里夸张的“锥子脸”,不免引发公众担忧。
在国际空间站用餐
为什么苏尼塔会出现这种情况?在微重力环境下生活身体会发生什么变化?为什么女性宇航员比起男性更容易受到太空环境的影响?对此,搜狐科技对话了中国科学院生物物理所研究员周海宁。
“锥子脸”一定程度上可恢复
周海宁称苏尼塔瘦成‘锥子脸’,可能有生理和心理上两方面的原因。
“长期微重力环境下会导致体液、循环系统的变化,在运动、饮食方面也与地面生活不同,心理上可能会因为需要滞留太空8个月,预期变长而担忧焦虑,这也会导致身体情况发生变化。”周海宁如是说。
此外,周海宁认为,这可能很大程度上与她59岁的年龄有关。
“因为人体在四五十岁之后,衰老的速度会更快,容貌改变就是组织器官衰老的一部分,所以在‘出差’前,她的皮肤松弛程度就比较高,另外如果还有体脂率下降的情况,那皮肤会更加松弛。”周海宁解释道。
不过,从照片来看,苏尼塔一直在补充像薯条、香肠披萨这种高热量的食物,毕竟在太空中,人体会燃烧掉更多的卡路里以保持体温,但似乎也没有改善她这种状况。
周海宁分析有三种可能性:“一个可能性是她虽然吃了高热量食物,但消化吸收率不一定很高,因为长期在太空中生活,肠道菌群可能发生变化,导致消化吸收能力减弱。”
“另外一个可能性是,她吃了高热量食物后依然需要大量消耗这些能量来维持正常体温,因而女性的体温比男性普遍还要高一点,所以她消耗的能量很有可能大于摄入的能量。”
“甚至不排除‘出差’超时,导致他们所携带的食物种类变少,从而导致饮食结构变差。”周海宁如是说。
好消息是,根据美国国家航空航天局(NASA)最新计划,苏尼塔和同事可以在明年2月搭载马斯克旗下SpaceX公司的“龙”飞船回到地球,届时是否可以改善这种状况呢?
“短时间的外太空生活对人体的影响,一定程度上是可逆的。面部情况回到她上太空前的时刻,是有很大可能性的,不过也不能保证100%会恢复如初。”周海宁如是说。
“体液转移”真的是“罪魁祸首”吗?
在近日苏尼塔参加的直播连线中,她也被问到了脸型问题,她自己解释称,这主要是因为“体液转移”现象。
对此,周海宁也进行了科普:“在地球上因为重力的关系,体液倾向于向身体下半部分流动,但在微重力环境中,人体内的体液在全身更快地转移流动,体液倾向于往下半部分走的趋势被解除了,所以会导致头部和上半身的体液聚积比在地球上多,可能会导致头部肿胀。”
不过,许多网友对这种解释并不买账。
毕竟我国航天员王亚平在采访中曾笑称太空自带“美颜”,在太空微重力的环境中,她的脸部肌肉并没有因为引力下垂,反而自动上提,采访中她的皮肤饱满又紧致。
“的确如此,体液转移是因为血液中的水分和淋巴系统的水分发生了变化,脸部应该看起来更饱满,甚至有肿胀感,但苏尼塔的脸颊凹陷、皮肤下垂,可能是由于体重迅速下降导致的。”周海宁如是说。
谈及为什么苏尼塔的男同事变化不是很明显时,周海宁称,女性宇航员比男性更容易受到太空环境的影响,在微重力环境下,女性的肌肉损失会比男性更多。
“这是由于男女身体结构差异导致的,肌肉的维持很大程度上依赖于雄性激素,也就是睾酮素;而且女性新陈代谢更快,消耗的能量,所需要的营养物质也更多,在太空飞行等微重力环境下,肌肉获取的营养变少,加速了肌肉流失。”
周海宁补充道:“男女肌肉系统最大的差异在上半身,上半身男性的肌肉量会比女性高出一倍多,而下半身男女之间的肌肉量差异较小。”
所以,苏尼塔大腿和臀部的肌肉量可能与男宇航员差不多,再加上她会做一些下蹲运动等,即使在太空飞行等微重力环境下,她的大腿和臀部肌肉也并没有损失很多,但上半身肌肉则可能流失更快、更多。
对身体的不利影响比有利影响多
谈到这里,我们不免好奇,长期在太空失重环境下生活究竟会对宇航员造成哪些伤害呢?
对此,周海宁表示,“除了心理方面的问题,在身体方面的问题个体差异较大,像肌肉损失、体液转移、承受高剂量辐射等问题具有普遍性,此外,地球的磁场是南北极之间微量磁场作用,但在外太空上还要面临着磁场干扰问题,所以宇航员会穿着宇航服来阻挡那些太空射线等。”
“除此之外,太空生活还可能会导致很多不利的影响,比如骨密度下降、DNA损伤、颈动脉和视网膜增厚、体重减轻、肠道微生物变化、认知能力下降等。”周海宁补充道。
除了伤害外,长期在太空失重环境下生活似乎也有好处。NASA此前曾经对比了在国际空间站度过340天的宇航员Scott Kelly,和他在地球上的双胞胎弟弟Mark,发现Scott身上的端粒长度变长了。
端粒缩短与衰老和疾病有关,随着人类年龄的增长,端粒会变短,那这是不是意味着长期在太空失重环境中细胞会变年轻?寿命也会变长?
对此,周海宁也提出了另一个可能:“端粒长度变长一定程度上可能表明细胞变年轻,但这不是绝对的,而且他们检测的手段可能只应用于人体的部分细胞,但人体器官是很复杂的,并不代表整个人体细胞端粒都变长了。”
此外,一个人长期生活在太空失重环境,还可能长高。
“那是因为人体身高主要由骨骼系统决定,腿部骨骼几乎不变,但上半部分脊椎每节之间的连接处具有可变性,在失重情况下长期生活可能会导致脊柱延长,但回到地球也可能会被压缩回来。”周海宁如是说。
不过,周海宁认为身体虽然具有恢复性,但恢复速度可能有快有慢,比如骨密度下降就可能需要很长时间才能恢复,但肌肉的恢复性会快一些,比如可以通过肌肉抗阻力运动来恢复。
也就是说,苏尼塔回到地球后,通过饮食结构调整、心理疏导、运动等是有很大可能恢复到原来状态的,在外太空如果各种辐射、磁场变化没有导致DNA突变,身体损伤一定程度都是可恢复的。
“总体来说,在太空微重力环境下生活对人体的影响还不能完全确定,但是以目前有限的了解来看,对身体不利的影响要比有利的影响多。”周海宁对搜狐科技说道。