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人体暴露在太空中并不会爆炸:真实发生的一切可能更令人毛骨悚然

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剧烈的压力骤降不会让身体炸裂,而是让它们停止运作。



好莱坞钟爱精彩的溅血场面,太空电影也不例外。从《全面回忆》到《九霄云外》,甚至是相对克制的《2001太空漫游》,电影制作人长期以来都在推测和戏剧化地展现人体遭遇太空真空时会发生什么。

好莱坞常常想象太空服破裂会带来爆炸式的死刑:眼球凸出、身体像气球般鼓胀,最后砰然炸开。

现实远没有那么戏剧化,但同样致命。真空暴露的真正杀手悄然而至。下面,我们就一起来探讨为何太空不会在接触瞬间将你撕碎,以及是什么让真空暴露如此致命。

只有压力没有爆炸,厄运悄然降临

从地球15磅力/平方英寸(Psi)的大气层坠入轨道的真空环境,你体内的体液会立即试图膨胀。然而,正如理查德·哈丁在《太空生存》中所解释的,血管和结缔组织足够坚韧,能够守住防线,因此你的皮肤不会像气球一样爆裂。相反,真正的威胁是体液沸腾(ebullism):由于外部压力消失导致沸点骤降,组织中的水分瞬间汽化。

美国宇航局(NASA)人类研究项目的克里斯·莱恩哈特博士告诉我们:“所有含水的人体组织都会开始膨胀”,就像潜水员得了减压病一样,只是全身各处同时发生。但仅有压力还不是唯一的问题 —— 接下来因为氧气流失和剧烈的内部变化,将导致生理崩溃。

暴露在真空中时,最先受害的是肺部的空气。当你周围压力骤降至零时,滞留在肺部的任何氧气都会急速冲出,只留下血液中已在循环的溶解氧。

NASA的《生物航天数据手册》警告说,一旦残余氧气耗尽,几乎会立即陷入昏迷。美国联邦航空管理局(FAA)的咨询通告61-107指出,“有效意识时间”大约在减压后9到12秒之间。

2013年《航空航天医学与人体效能》综述证实,测试对象和真空事故受害者在约十秒内就会失去知觉。在一切陷入黑暗之前,你可能勉强能发出一声惊慌的喘息或咒骂。

但即使你的意识在消退,你的循环系统仍在泵血,这时体液沸腾就开始了。没有外部压力来约束液体,组织水分瞬间汽化。

较深的血管由于内部压力,能稍微延缓沸腾。然而,表层组织和小毛细血管几乎瞬间爆发成蒸汽,形成气泡使肌肉肿胀并挤压静脉。这会在心脏和大脑周围形成一种“蒸汽锁死(vapor lock)”,因为膨胀的组织肿胀并压迫重要的血管,在身体最需要血液循环的时候切断了它。受害者常常因压力平衡而失去膀胱和肠道控制,但这一切都不像电影那样戏剧化,没有壮观的喷溅或涌流,只有迅速、极其致命的一系列内部衰竭连环发生。

不到十秒,你就会因缺氧而昏迷;接下来的几秒内,你的组织因体液沸腾继续鼓胀,血液循环逐渐走向崩溃。即使救援人员能在两分钟前设法为你重新加压,缺氧和蒸汽引起的肿胀造成的综合损伤也极有可能是不可逆的。损伤在看不见的地方累积,等到救援到来时,你的器官可能早已无法挽回。

十秒昏迷与低温冻结的迷思

一旦昏厥,窒息就开始争分夺秒。即使及时重新加压,你的身体也难以轻易恢复。克里斯·莱恩哈特博士告诉我们:“没有人能在这种情况下幸存;很可能在不到两分钟内死亡。”

已退休的宇航员克里斯·哈德菲尔德在接受媒体采访时进一步阐述:“我们最好的推测是,不穿太空服暴露在飞船外,你能活30秒,基本没问题。但超过大约一分半钟,就会发生造成永久性、不可逆且致命损伤的状况。九十秒后,你就成了一颗卫星。”

在评论漫威的电影《银河护卫队》中彼得·奎尔为救卡魔拉不穿太空服弹射进入开放太空的场景(两人在一艘破裂的飞船外无助地漂浮,暴露在真空中)时,他指出彼得·奎尔肿胀的脸是基于真实的生理现象。减压确实会导致体液汽化、组织肿胀。但他驳斥了奎尔皮肤上结冰霜的描绘,认为那是戏剧化的夸张。

“不会瞬间冻结;这需要一段时间,”他解释道。视觉上的戏剧性可能服务于剧情,但实际发生的主要是内部变化,并且可怕得多。

太空“冷”仅仅是因为它是空的。正如天体物理学家保罗·萨特所解释的,温度衡量的是分子运动;在几乎没有分子存在的地方,也就几乎没有热量可被夺走。

你不会像速冻餐一样瞬间冻僵。相反,你会不均匀地冷却。从口鼻沸腾逸出的水分会迅速冷却这些部位,而身体其余部分则通过辐射缓慢散热。由于缺氧致死大约在两分钟内发生,冻伤根本排不上号。

辐射:无形的威胁(但非即时杀手)

另一个常见的误解是,无防护地暴露在太空辐射下会导致立即死亡。虽然太空辐射无疑是有害的,但其长期影响则更为隐蔽。

在太空真空中,缺乏地球保护性大气层和磁场,宇航员暴露在更高水平的电离辐射下,包括紫外线(UV)、太阳高能粒子事件(SPEs)和银河宇宙射线(GCRs)。这些高能粒子能穿透人体组织,长期导致DNA损伤、增加癌症风险以及潜在的心血管和神经系统问题。

然而,在突然减压后的即刻,主要的威胁是窒息和体液沸腾(因压力骤降导致体液内形成气泡)。这些状况会在几秒内导致昏迷,并在几分钟内导致死亡。

虽然紫外线辐射会造成晒伤,长期暴露于电离辐射会增加长期健康风险,但在真空暴露情境下,这些效应不会立即导致死亡。

现实世界的压力灾难

如果你需要一个衡量压力创伤的现实参照物,请向下看,而不是向上。1983年,北海钻油平台“比福德海豚号”事故成为有记录以来最恐怖的爆炸性减压案例之一。四名饱和潜水员身处加压至9个大气压(约130 psi)的舱室中,舱室在不到一秒的时间内意外减压至海平面压力(15 psi)。

调查人员发现尸体四分五裂:一名潜水员的内脏被挤出;另一名潜水员的四肢被扯断;第三名潜水员的躯干被炸穿了一个60厘米的舱口。现场惨不忍睹,只剩下碎片 —— 这是当内外压力瞬间相差120 psi时会发生什么的极端例证。

相比之下,突然暴露在太空真空中代表的是15 psi的压力下降(从一个大气压降至零),而非一次性120 psi。然而,剧烈的压力变化并不仅限于海底。

1960年,乔·基廷格的“埃克西尔西奥”气球跳伞打破了生死与近真空之间的界限。在超过10万英尺(约3万米)的高空,一只手套泄漏让近真空涌入他的宇航服。他的右手肿胀到正常大小的两倍 —— 静脉和软组织膨胀直到手部无法使用。

基廷格设法在13分45秒后下降并着陆;据大卫·谢勒在《载人航天中的灾难与事故》中报道,三小时后,他的血液循环和手部大小恢复了正常。基廷格的幸存证明了人体惊人的恢复力。

地面真空舱测试的技术人员也经历过类似(尽管灾难性较小)的磨难。在约翰逊航天中心一个记录详实的事件中,一位名叫吉姆·勒布朗的技术员在测试宇航服时,因宇航服加压软管意外断开而经历了暂时性意识丧失。

当压力骤降至接近零时,他舌头上的唾液开始嘶嘶作响,随后他便昏了过去。重新加压后,勒布朗完全康复,没有留下永久性伤害,这进一步证明了救援窗口是以秒来计算的。

但并非所有的压力暴露都能康复。1971年,“联盟11号”任务在返回地球前几分钟遭遇了舱室减压事故。舱段分离后,一个舱室排气阀过早打开。由于当时轨道飞行乘组不要求穿加压服,宇航员暴露在真空中的时间超过了他们身体所能承受的极限。

尸检显示,宇航员格奥尔基·多勃罗沃利斯基、维克托·帕查耶夫和弗拉季斯拉夫·沃尔科夫的大脑、肺部和中耳有出血迹象,血液中还有气泡 —— 这是致命的体液沸腾的教科书级案例。回收返回舱时,发现三名宇航员都已无生命体征。

无论是海洋的深压、地球的高层大气,还是太空的真空,其物理原理始终如一,同样毫不留情。人类可以短暂暴露在近真空中幸存,但前提是必须在几秒内重新加压。超过这个窗口期,肿胀、缺氧和循环衰竭会迅速且不可逆地叠加起来。

穿好宇航服,否则停止运作

把这些碎片拼凑起来,迷思便瓦解了。你不会爆炸,但会明显肿胀。你不会瞬间冻僵;暴露在外的水分会同时导致冰冷和灼烧感。前五秒你可能毫无感觉,再保持几秒勉强清醒,接着便因缺氧、体液沸腾和循环锁死,在大约九十秒这个不可逆的终点线上失去意识。

流行文化的夸张有其存在的意义。毕竟,没有观众愿意观看蒸汽气泡无声地撕裂肺泡。但科学现实 —— 通过采访、NASA手册、FAA通告、医学研究、深海灾难和宇航员第一手叙述所证实的 —— 本身就足够戏剧化了。

事实上,真空暴露不是一场电影式的爆炸或瞬间冻结的死亡。它是膨胀的皮肉、嘶嘶作响的血液、崩溃的循环,以及在那无声无气的天空下,一段意识逐渐消逝的短暂窗口期 —— 它在无声无息中致人死命。

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