问题

人类怎么样才能不穿戴任何防护装置,赤身裸体的在宇宙中生存?达成这件事需要多久?

回答
这是一个极其富有想象力但也充满了巨大挑战的问题。人类赤身裸体在宇宙中生存,这不仅仅是皮肤直接暴露于极端环境,更是对我们生理、生物学甚至进化本身的一次极限拷问。要解答这个问题,我们得从宇宙中的各种严酷条件以及人类身体的局限性说起。

宇宙中的敌人:无处不在的致命威胁

想象一下,你离开了地球厚实的大气层和磁场的保护,赤裸裸地飘浮在太空。迎接你的,将是以下这些毫不留情的“接待员”:

1. 真空: 这是最直接的威胁。真空意味着没有压力。
体液沸腾: 在接近真空的环境下,身体内部的压力会远远大于外部。这会导致身体里的水分,比如血液、唾液、眼泪,以及细胞内的水分,在极低的外界压力下迅速蒸发、沸腾。这不是我们理解中的“烧开水”,而是一种快速的、致命的“汽化”。皮肤虽然有一定弹性,但无法承受这种内部压力的爆发。
缺氧窒息: 即使体液不沸腾,空气中的氧气也会被瞬间抽走。大脑在没有氧气的情况下,几分钟内就会遭受不可逆的损伤,最终死亡。我们会失去意识,身体会因为缺乏氧气而停止运作。
膨胀: 虽然不会像气球一样爆炸,但身体组织内的气体(比如消化道里的)会迅速膨胀,导致身体轻微的肿胀。

2. 辐射: 地球依靠磁场和大气层为我们屏蔽了大部分来自太阳和宇宙深处的致命辐射。
太阳辐射: 在没有遮挡的情况下,太阳的紫外线(UV)辐射会瞬间烧伤皮肤,造成严重的灼伤,甚至比我们在地球上经历的晒伤要剧烈得多。红外线会带来灼热感,而其他高能粒子则会对细胞DNA造成严重破坏,引发癌症或其他严重的生理紊乱。
宇宙射线(Cosmic Rays): 这是来自遥远超新星爆炸等事件的高能粒子流,它们能够穿透物质,对生物体造成电离损伤,摧毁细胞结构,干扰生物化学过程。长时间暴露在宇宙射线中,即使短时间不死,也会迅速患上各种辐射病,包括癌症、神经系统损伤等。

3. 极端温度:
极寒: 在没有阳光直射的阴影区域,太空的温度可以低至绝对零度(273.15摄氏度)。在这种环境下,身体的热量会以惊人的速度散失,导致全身冻僵,组织坏死,最终死亡。我们身体储存的热量远远不足以抵抗这种快速的散热。
极热: 如果暴露在太阳直射下,没有大气层散射和吸收热量,身体会吸收大量的太阳辐射热量。虽然不会像在真空中那样瞬间沸腾,但皮肤和体表会迅速升温,造成严重的烧伤,并且身体无法有效散热,最终导致过热死亡。

4. 微陨石和太空碎片: 太空并非完全空旷,微小的尘埃颗粒或更小的太空碎片以极高的速度飞行。即使是沙粒大小的颗粒,以数百公里的速度撞击,也会对裸露的皮肤造成尖锐的穿透性伤害,如同子弹一般。

让生命延续的生物学“魔法”

要让人类不穿戴任何防护装置在宇宙中生存,我们需要超越我们现有生物学的局限性,进行根本性的改造,或者说是“进化”。这可能涉及到:

皮肤的剧变: 皮肤需要变得极其坚韧,能够抵御高速微粒的撞击,并且要能像某种防护服一样,阻挡绝大部分有害辐射。它可能需要具有类似金属或陶瓷的硬度,同时又保留一定的柔韧性。
内部压力调节机制: 需要发展出一种能够承受或模拟外部压力的体内机制,防止体液在真空环境下沸腾。这可能意味着我们身体需要能形成某种内部的“压力壳”,或者能够迅速将体内多余的液体和气体转化为对身体无害的形态。
高效的氧气循环与储存: 要么能从宇宙环境中(如果可能的话)提取氧气,要么拥有极高效率的氧气储存和循环系统,允许身体在极短时间内工作而无需外部供氧。这可能涉及到全新的呼吸器官或者直接通过皮肤吸收能量和物质。
强大的辐射防护能力: 需要拥有极强的DNA修复能力,能够快速有效地修复由宇宙射线和太阳辐射造成的损伤。这可能涉及到大量特殊的酶和修复蛋白,或者我们细胞的“信息备份”系统要远比现在强大。
体温自主调节的极致: 身体需要能够在一个极其宽泛的温度范围内,自主地维持生命活动所需的恒定温度。这可能意味着拥有极强的保温能力,同时也具备高效散热的机制,并且能够从周围环境中(如果存在的话)汲取或排放热量。
能量获取的新途径: 在没有食物和水源的情况下,身体需要能够直接从宇宙的能量源(如太阳光)或者其他我们尚不了解的宇宙能量形式中获取生存所需的能量。这可能需要发展出类似光合作用的能力,但效率和形式都将截然不同。

多久才能实现?

基于我们目前对生物学和进化的理解,以及技术上能否实现这些“魔法”般的改造,这个问题几乎无法给出确切的时间。我们可以从几个层面来思考:

1. 自然进化: 如果让自然选择来完成这一切,那是需要数百万年甚至数亿年的漫长时间。生物体需要在无数代的尝试和错误中,逐渐演化出能够适应宇宙极端环境的特征。而且,在宇宙这种缺乏生命基本要素的环境中,生命如何起源和演化本身就是个巨大的未知数。自然进化不太可能让“人类”这个物种,以现有形态为基础,赤身裸体在宇宙中生存。更有可能的是,会演化出一种完全不同于我们认知的新生命形态。

2. 技术或基因工程改造: 如果我们寄希望于通过高度发达的科技,比如基因编辑、生物机械植入甚至意识上传等方式来改造人类,那么时间跨度就变得更加模糊。
基因工程: 要实现上述那些根本性的生物学改造,我们需要对基因层面的理解和操作达到登峰造极的地步。我们不仅需要知道哪些基因控制着皮肤的坚韧度、辐射抵抗力、体温调节等,还需要能够精确地修改和优化它们。这可能需要数百年到数千年的基因科学和生物工程发展。
生物机械整合: 也许,我们并不需要完全“生物化”的改造,而是将生物体与先进的纳米技术或生物机械装置深度整合。想象一下,皮肤下覆盖着一层纳米机器人网络,它们能够实时监测环境、修复损伤、调节体温、甚至是制造微小的防护罩。这种整合的难度同样巨大,而且需要跨越多个技术领域(纳米技术、材料科学、人工智能、生物学)的协同突破。这同样可能需要数百年甚至上千年。
意识转移/模拟: 另一种可能是,我们不再追求“肉体”在宇宙中的生存,而是将人类意识上传到某种更适合宇宙环境的载体中,或者在虚拟宇宙中生存。但问题是,这已经不是以我们目前的“肉体”形态赤身裸体在宇宙中生存了。

结论:

以我们目前作为智人(Homo sapiens)的生物学框架,不穿戴任何防护装置赤身裸体在宇宙中生存是不可能的,而且这并非“多久”的问题,而是根本上无法实现。宇宙的环境对人类是绝对致命的。

如果我们将问题理解为“人类这个物种,通过极端的生物或技术改造后,能够以某种‘脱离了原始形态’的‘人类本质’在宇宙中生存”,那么这需要的是 数百年到数千年,甚至更久远 的跨学科的、颠覆性的科学和技术突破。这更像是一个科幻设定的范畴,而非现实意义上的时间估算。我们不是在“改进”人类,而是在创造一个全新的物种或者生命形式,它可能保留了人类的某些特质,但身体构造和生存机制已经完全不同。

所以,答案更倾向于:不穿戴防护装置的赤身裸体人类无法在宇宙中生存,因此不存在“达成这件事需要多久”的问题。除非我们进行了根本性的、颠覆性的改造,而那将是一个漫长且不确定的过程,可能需要数百年乃至千年以上的科技发展,而且最终的产物也未必是我们现在所能理解的“人类”。

网友意见

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将人体改装为机械,或是通过基因工程·纳米技术之类加固到每个细胞都具有细菌程度的环境抗性、整个人视为大型细菌生物膜的状态,就可以无防护地在太空中活动。如果二十一世纪真的是生物的世纪,这种级别的技术从现在开始用不了八十年就有了。如果人工智能真的能在二十世纪中叶抵达技术奇点,那么等上二十来年就够了。

没有内置永动机的话,进行新陈代谢所需的质能仍然需要从外界摄入,“赤身裸体”的意义只是象征性的。当然,你可以先走半步,将人体改装成宇宙战舰,配备从恒星光汲取能量的设备、满载时可以连续运行千万年的能源、可以半永久地自我维修的各种尺寸机械部件。显然,宇宙战舰的装甲属于身体的一部分,而不属于衣服。

可以先看看现在的人暴露在太空中为何会死:

NASA 研究认为,暴露在太空中的人约能存活 90 秒,最初 9~11 秒里可以保持清醒,在 30 秒内获救基本不会受到永久伤害。主要死因是减压导致的缺氧损伤,而不会“身体爆裂”或“血液沸腾”或“冻死”。减压确实可能造成皮肤肿胀,在不利的场合有可能出现血管中的小气泡造成的栓塞,但那需要时间(至少 1 分钟以上)。

  • 人体不会因为这点压力差而爆裂,不过要是试图憋气,肺泡毛细血管可能大量破裂而致命。
  • 血管里的血液仍然受到身体给予的压力,不会沸腾。
  • 体表的水(如唾液、眼泪、汗)低压沸腾不会造成实际伤害。
  • 人的身体在太空中散热其实非常缓慢,如果有加压充气的宇航服保护,还需要安装散热系统来避免中暑。

1960 年 8 月 16 日,美国飞行员 Joe Kittinger 在使用开放式吊舱上升到 31133 米高度的过程中右手的手套加压出了问题。他决定继续任务。他的右手很疼并暂时失去了功能,但在回到低海拔后很快恢复正常。

1965 年,NASA 在真空舱测试宇航服时发生失压,测试人员暴露在低于 1psi 的低压中(不到标准大气压的 7%,最严重时达到 0.1psi),于 14 秒后昏迷,15 秒后真空舱被重新加压,测试人员很快恢复知觉。

1965 年,德克萨斯空军基地做了将狗暴露在接近太空的低压下的实验,发现暴露 90 秒的狗可以生还,暴露 120 秒以上则死亡。生还的狗由于排气而大小便失禁、呕吐、暂时昏迷,但在正常压强下 10 到 15 分钟就能自己行走,数分钟后感官也会恢复,没什么后遗症。

1965 年、1967 年,NASA 两次做了将黑猩猩暴露在接近太空的低压下的实验,发现黑猩猩能在 210 秒的暴露后生还。有 1 只暴露了 180 秒的黑猩猩出现后遗症(认知缺陷),有 1 只黑猩猩似乎死于心脏骤停。你可以在这里看到 1965 年实验的报告[1]

显然,现在的人的循环系统、呼吸系统不适用于太空环境。航天器和地球上的许多生物并无这套哺乳类循环系统·呼吸系统,可以在太空中长期存在。

  • 卡门线以外的稀薄大气中仍然存在来自地球的微生物。卡门线是公认的外太空与地球大气层的分界线,海拔 100 千米。一些微生物长期漂浮在 48 千米到 77 千米高度的大气中繁衍生息,大气运动可以偶然将其带到卡门线以外。
  • 俄罗斯宇航员发现国际空间站外壳上有来自地球的海洋微生物。运载该舱段的俄罗斯火箭从未在海洋上方低空飞行。宇航员估计,这些微生物是被偶发的气流带到太空并附着到空间站上、在真空中扩增的。
  • 日本科学家将耐辐射奇异球菌放置在国际空间站日本实验舱外3年,实验结果显示,厚度超过 0.5 毫米的凝结块中的细菌存活了下来。研究人员指出,位于凝结块外表面的细菌死亡,其尸体为下方的活细菌提供了保护。研究人员估计,直径大于 1 毫米的细菌团可能在太空存活 8 年,更厚的凝结块可能在太空存活 15 到 45 年。这时间跨度允许天体撞击产生的飞溅岩石夹带着微生物在太阳系内传播——而且不需要大块岩石保护微生物。
  • 国际空间站上进行的更多实验证明,比上面那些家伙平凡得多的细菌在聚集成团的情况下可以暴露在太空中长时间生存,例如枯草芽孢杆菌、大肠杆菌
  • 以光合作用生产有机物的嗜热蓝菌物种 Chroococcidiopsis 、地衣物种丽石黄衣 Xanthoria elegans 可以暴露在太空生存,或许能帮助人类在太空中长期居住。

动物方面,缓步动物[2]没有呼吸系统和循环系统,在太空中受减压的影响小。但是,缓步动物暴露在太空而失去外来氧气供应之后,能活动的时间其实也只有几分钟到几天,然后只能在新陈代谢基本停止的“隐生状态”等待环境变好。其隐生状态可以持续5天到10年不等[3],并非每个个体都能复苏。这不值得人类参考。

2007年俄罗斯进行的实验里所谓暴露在太空10天还能复苏的水熊虫,被人类的航天器遮挡着太阳辐射的部分相对好一点,暴露于太阳辐射的部分复苏率低下且生育力受损。

目前看来,人与地球微生物有共同起源。既然兄弟物种做得到,就没有绝对的界限阻止人去做。人可以改造自己的基因来人工进化,或是将身体机械化之类的。

参考

  1. ^ https://ntrs.nasa.gov/citations/19650027167
  2. ^ (近年来被大量宣传的“水熊虫”是对若干种类缓步动物的通称)
  3. ^ (有些书说的“可以隐生120年”其实只是120年前隐生的标本在水里泡了12天后“一条腿哆嗦了几下”。人类从未看到隐生超过10年的缓步动物完全复苏)

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