
防走失,電梯直達
安全島報人劉亞東A
來源:把科學帶回家
作者:劉六七

移居火星,浩瀚科幻,不僅集結了地球上最尖端的科學技術,甚至關係著人類的集體未來;
動物冬眠,神秘可愛,是自然界頑強生命力的展現,更是物種為了適應地球,歷經數百萬年發展出的生存策略。
移居火星與動物冬眠,看似八竿子打不著,卻因同一願景產生交集。沒錯,讓人類可以像動物那樣冬眠,已經成為太空探索中一個重要的研究領域。

很多動物都能夠冬眠,涵蓋了昆蟲、兩棲動物、哺乳動物等物種|圖源:Wikipedia
這背後主要有幾大原因。首先,是出於對技術和成本的考量。
毋庸置疑,去開闢火星的宇航員,也需要在旅途中吃喝,而這是一批相當龐大的物資。我們不妨計算一下:一名宇航員每週大概消耗30千克的食物和水,往返火星耗時16個月左右,也就是說每名宇航員需要帶上1.9噸飲食補給。
更大的荷重意味著更高的成本,也對技術提出了更嚴苛的要求。
如果可以冬眠,宇航員就能像動物那樣不吃不喝,還不會影響生命狀態。有研究估算,宇航員冬眠能夠減少75%的食物消耗,進而降低飛船荷載需求,使飛船本身的尺寸縮減三分之一,這無疑會節省下相當大的開支。

宇航員在太空中吃的食物|圖源:Wikipedia
其次,飛往火星的旅途漫長且無聊。試想一下,在狹小的空間一次性待上半年多,從舷窗往外望去,我們熟悉的地球也變成了一個小光點,很難不抑鬱。
如果能一進飛船就“睡著”,一睜眼火星就快到了,想必能免去不少心理壓力。

在火星看地球,地球只是一個小亮點|圖源:美國噴氣動力試驗室
最後也是最重要的,冬眠可能會起到保護宇航員身體的作用。
要知道,太空中的危險因素並不少,比如宇宙射線。微重力狀態也會讓人體的骨骼和肌肉,因為不再需要抵抗重力而“退化”——回到地球后,重力重新壓到宇航員身上,很容易發生骨折,肌肉萎縮也可能使他們難以完成諸如蹲起等日常動作。

為避免肌肉萎縮和骨質疏鬆,國際空間站設有特殊的阻力裝置,幫助宇航員鍛鍊|圖源:tech briefs
相比之下,冬眠的動物讓研究人員眼前一亮。在冬眠期間,動物的體溫、心率、呼吸都會顯著降低,新陳代謝的減慢使得能量消耗變少,這也是為什麼動物可以不吃不喝“睡”上好幾個月的原因。
更讓人驚訝的是,即使冬眠時間長達半年,黑熊在春天覆蘇時只會丟失一點點的肌肉量。冬眠中的松鼠甚至會對輻射產生抵抗力。科研人員認為冬眠期間松鼠體內細胞複製的速度變慢,因此阻礙了癌細胞的擴散。

冬眠中的北極地松鼠體溫可以降至零下2攝氏度,心跳低至每分鐘1次,冬眠結束後,它們的體溫可以在幾小時內回升到37攝氏度|圖源:the independent
那麼,冬眠好處這麼多,人類真能學會這項技能嗎?
實際上,醫學界已經實現了一些突破。在治療心臟驟停、腦損傷患者,以及難產嬰兒時,醫生會採用一種“亞低溫療法”。
在這種療法中,醫生會透過向靜脈注射冷鹽水,將患者的體溫降至32~34攝氏度。體溫降低導致患者新陳代謝速度減慢,細胞及器官就可以憑藉比正常情況下少得多的氧氣運作。這樣一來,就算患者的血流量明顯下降,醫生也能獲得更多搶救時間。

由於亞低溫療法需要注射,因此不適合在醫院之外的場景使用|圖源:how stuff works
亞低溫療法引發的類麻痺狀態,啟發了宇宙探索領域的研究人員。
SpaceWorks是一家美國的航空航天工程公司,已經獲得了美國國家航空航天局NASA的投資。他們計劃使用鼻導管向宇航員體內輸送冷氮氣,以期將體溫降至32度左右,並讓新陳代謝活動減半。
宇航員一旦進入“冬眠”狀態,機械手臂會定期移動他們的四肢,用電流刺激他們的肌肉以保持身體機能。

電影《2001:太空漫遊》中飛船上的“冬眠艙”|圖源:電影截圖
除了借鑑亞低溫療法,一些學者還試圖直接從冬眠動物身上找到解決方案。
凱莉·德魯(Kelly Drew)是阿拉斯加大學費爾班克斯分校的教授,研究冬眠生物學超過30年。她發現用藥物啟用北極地松鼠的A1腺苷受體時,後者會立即進入冬眠狀態。
由此,凱莉研發了一種組合藥物,這種藥物在理想狀態下,可以啟用人體內的A1腺苷受體,但不會讓心臟進入“冬眠”狀態,也就是停止跳動。
目前,凱莉的藥物已經成功使豬的體溫降至30~32攝氏度,預計最早在2026年可以開始進行人體實驗。

凱莉·德魯博士|圖源:網路
如今,多個國家都在積極推進火星探索計劃,並希望早日實現載人任務。你追我趕背後,如何成功向動物學習冬眠,可能會成為取勝的關鍵。
而且我們還可以開個腦洞:如果人類真能學會冬眠,那麼也許可以透過降低新陳代謝,延長自己的壽命;一些科幻電影中,冬眠還被用來當作治療心理疾病的方法——眼睛一閉,所有煩惱統統消失。

圖源:Williams magazine\Jasu Hu
倘若人類冬眠成為現實,你會選擇主動“睡”去嗎?
參考資料:
【1】https://www.wired.com/story/mars-hiberators-guide-to-the-galaxy/
【2】https://www.bbc.com/future/article/20230509-will-we-everhibernate-in-space
【3】https://www.asc-csa.gc.ca/eng/astronauts/space-medicine/bones.asp
【4】https://www.shkp.org.cn/articles/2020/03/if105726.html
【5】https://www.bbc.com/future/article/20140505-secrets-behind-the-big-sleep
【6】https://www.shkp.org.cn/articles/2020/03/if105726.html