太空出差，有太多的謎需要解開(kāi)

張?zhí)锟?/p>

在順利進(jìn)駐中國(guó)空間站“天和”核心艙后，北京時(shí)間2021年10月17日9時(shí)50分，“神舟十三號(hào)”航天員乘組成功開(kāi)啟貨物艙艙門，并順利進(jìn)入“天舟三號(hào)”貨運(yùn)飛船。北京時(shí)間11月8日1時(shí)16分，經(jīng)過(guò)約6.5小時(shí)的出艙活動(dòng)，“神舟十三號(hào)”航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動(dòng)全部既定任務(wù)。

此次進(jìn)入空間站的有翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員，他們將在太空長(zhǎng)駐6個(gè)月。此次太空出差，3名航天員的任務(wù)有很多，除了將開(kāi)展機(jī)械臂操作、出艙活動(dòng)、艙段轉(zhuǎn)移等工作，進(jìn)一步驗(yàn)證航天員長(zhǎng)期在軌駐留、再生生保等一系列關(guān)鍵技術(shù)，還需要嘗試解開(kāi)一系列地球與太空的差異之謎。其中最大的謎，是太空或其他星球是否也適宜人類居住和棲息。

雙胞胎的“天地實(shí)驗(yàn)”

要解開(kāi)這個(gè)謎，需要一步一步地開(kāi)展生命科學(xué)的研究，一點(diǎn)一滴地獲得科學(xué)研究結(jié)果，一步一步地積累經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，在太空出差期間，中國(guó)航天員也有豐富的空間生活，如翟志剛把一些影視劇視頻和歌曲帶上天，還帶了筆墨紙硯，以便在工作之余看看劇、聽(tīng)聽(tīng)歌，練練書法。顯然，如果寫下“天書”，與地面的“地書”就可能有差異，也是顯示太空是否適宜人類生活的一個(gè)小小證據(jù)。葉光富攜帶了一些小樂(lè)器，想在太空利用閑暇學(xué)習(xí)樂(lè)器。王亞平帶了大樂(lè)器，將在天上展示。他們的音樂(lè)展示同樣可以顯現(xiàn)與地面樂(lè)器演奏的相似和相異，以體現(xiàn)太空生活的環(huán)境是否宜居。

不過(guò)，更重要的是，在太空的生命現(xiàn)象和生理功能當(dāng)然與地面不一樣，但這種不一致是否可以克服，并讓人類未來(lái)可以長(zhǎng)期出差太空和旅居太空，這是人們一直想了解清楚的。現(xiàn)在，一些國(guó)家的研究已經(jīng)有部分答案。

目前，在太空連續(xù)停留時(shí)間最長(zhǎng)的是蘇聯(lián)宇航員列里·波利亞科夫，為438天。美國(guó)宇航員斯科特·凱利在太空中連續(xù)停留時(shí)間第二長(zhǎng)，為340天。不過(guò)，在科學(xué)研究方面，以斯科特的工作最有特色并獲得較多成果。斯科特在國(guó)際空間站中進(jìn)行了400多個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括生物、物理和健康方面的研究。由于斯科特還有一個(gè)孿生哥哥馬克·凱利，他們的基因基本相同，所以對(duì)他們的研究具有重要的比較意義。

2015年，弟弟斯科特前往國(guó)際空間站工作1年，哥哥馬克留在地面工作。從2015年3月27日到2016年3月1日，斯科特在空間站的所有情況都受到監(jiān)測(cè)，并通過(guò)補(bǔ)給太空船將其血液、尿液、糞便樣本以及其他生理數(shù)據(jù)送回地球檢測(cè)，再與哥哥馬克的生理記錄做對(duì)照研究。

經(jīng)過(guò)3年多的研究，2019年4月12日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的一份長(zhǎng)達(dá)20頁(yè)的研究報(bào)告。NASA的研究設(shè)計(jì)了10個(gè)研究項(xiàng)目，內(nèi)容包括雙胞胎宇航員的認(rèn)知能力、生化水平、表觀遺傳學(xué)、基因表達(dá)、免疫系統(tǒng)、代謝能力、微生物組、蛋白質(zhì)組、生理學(xué)和端粒長(zhǎng)度，由12所大學(xué)的80多名科學(xué)家共同參與設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)研究。

太空風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)劃分

研究總體結(jié)果表明，宇航員長(zhǎng)期生活在太空環(huán)境中，微觀的分子和基因以及具體的生理和行為都會(huì)產(chǎn)生種種改變，而且這些變化大多是有風(fēng)險(xiǎn)的。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的大小，可以分為3級(jí)。

在太空中生活的高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)是基因和分子的變化。斯科特體內(nèi)一些細(xì)胞里的染色體片段發(fā)生了突變、倒置，特別是與免疫系統(tǒng)有關(guān)的基因表達(dá)出現(xiàn)了異常;斯科特的DNA甲基化率要比馬克的小一些，但這種差異最大時(shí)也不超過(guò)5%。另外，斯科特的染色體上的端粒也發(fā)生了變化，在太空期間，端粒明顯延長(zhǎng)，回到地球后又加速縮短。如今，這些基因變化大多已經(jīng)復(fù)原，但還是有8.7%的基因變化仍未恢復(fù)。

研究人員認(rèn)為，太空中的輻射、零重力環(huán)境等是造成基因突變的重要原因，高能宇宙粒子可以穿過(guò)細(xì)胞，可能造成了斯科特的基因突變和端粒變長(zhǎng)。當(dāng)斯科特在空間站工作時(shí)期，空間站正好處于高能帶電粒子范艾倫輻射帶下方，輻射量是地球的48倍。在地球上，要想對(duì)斯科特的基因造成這樣的損傷大約需要50年。但是，在太空的輻射背景下，還不到1年的時(shí)間就會(huì)造成這樣的后果。

而且，斯科特的端粒變長(zhǎng)并非意味著其壽命可能延長(zhǎng)（端粒決定細(xì)胞分裂周期，端粒長(zhǎng)，壽命也長(zhǎng)），因?yàn)檫@是一種受到環(huán)境影響而發(fā)生的突然變化。而且在返回地球后，斯科特的端粒就迅速縮短。這意味著，斯科特既有患癌的風(fēng)險(xiǎn)（許多癌變的第一步就是延長(zhǎng)端粒，讓細(xì)胞永生），也有加速衰老的風(fēng)險(xiǎn)。

在太空中生活的中級(jí)風(fēng)險(xiǎn)是有心血管方面的改變和未來(lái)潛在的病變。在太空中，宇航員處于失重狀態(tài)，體內(nèi)的體液分布與在地球上有很大的不同，會(huì)影響心血管的生理功能。研究發(fā)現(xiàn)，斯科特的頸動(dòng)脈出現(xiàn)擴(kuò)張，頸動(dòng)脈壁的最內(nèi)兩層出現(xiàn)增厚，此外，斯科特的視網(wǎng)膜脈管系統(tǒng)也出現(xiàn)了一定的異常變化。這些變化可能會(huì)導(dǎo)致心腦血管疾病和視力障礙。

在太空中生活的低級(jí)風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在腸道菌群變化、體重變化、認(rèn)知能力下降等方面。在人體內(nèi)，超過(guò)90%的腸道菌群來(lái)自厚壁菌門和擬桿菌門。通過(guò)比對(duì)斯科特在太空中的腸道菌群，發(fā)現(xiàn)其厚壁菌門細(xì)菌變得更多，擬桿菌門細(xì)菌的數(shù)量則有所降低。但是，當(dāng)斯科特返回地球后，兩類細(xì)菌數(shù)量的比例也逐漸恢復(fù)正常。斯科特在太空的體重略微變輕，研究人員認(rèn)為，這是因?yàn)樗箍铺貓?zhí)行了嚴(yán)格的體能訓(xùn)練計(jì)劃，并且在飲食上限制了熱量攝入，同時(shí)在太空中吃的食品可能更健康。伴隨著體重下降，斯科特體內(nèi)的葉酸水平升高了，但原因尚難解釋。不過(guò)，回到地球后，他的體重和葉酸也恢復(fù)了正常。另外，斯科特的認(rèn)知能力剛好相反，在太空正常，但返回地球后有所下降。不過(guò)，這種情況也是短暫的，過(guò)了一段時(shí)間就恢復(fù)正常了。

太空移民風(fēng)險(xiǎn)太大

所有這些變化都是太空中的輻射、零重力環(huán)境等造成的，在回到地球后，這些變化會(huì)慢慢消失。針對(duì)這些變化，可以制訂在太空較長(zhǎng)期駐留或旅居的應(yīng)對(duì)措施。當(dāng)然，也期待此次中國(guó)3名航天員在太空長(zhǎng)駐半年后，能獲得更多、更新的生命科學(xué)研究結(jié)果，從而為人類是否能長(zhǎng)駐太空提供更多、更扎實(shí)的科學(xué)依據(jù)。

就目前所獲得的科學(xué)證據(jù)而言，探索太空可以，但并非以移民為目標(biāo)，因?yàn)槟菢语L(fēng)險(xiǎn)太大，最好的方法就是珍惜、善待、維護(hù)并建設(shè)好人類的地球家園，讓這個(gè)家園適于所有人棲息，而且需要升華到詩(shī)意地和可持續(xù)地棲息。