上太空真的安全嗎?暈太空、視力模糊到細胞受損,我們如何保護身體?
前言:為何我們在太空會生病?
人類在地球上演化了數百萬年,所有生理機能都習慣了地心引力、大氣和晝夜節律。當我們一旦離開那個「舒適圈」,身體就會出現一連串不尋常的反應。近年商業太空旅遊增加,像北極星黎明(Polaris Dawn)那類五天的短程太空旅行,讓許多原本不是職業太空人的旅客也開始面對這些問題,而這些問題也是未來大眾太空旅行要面對的挑戰。
最常見的問題:太空動暈症(暈太空)
太空動暈症發生在升空後前兩三天,症狀包括噁心、嘔吐、食慾不振和眩暈;返回地球頭幾天也常復發。研究顯示高達60%~80%的太空人會遇到類似問題。生活中的例子很貼近:暈車、暈船或玩3D遊戲時的不適,原理相似—身體收到的感覺訊號和大腦預期不一致。
目前有兩個主流假說解釋暈太空:
1) 體液轉移:在微重力下,血液和其他體液(像腦脊髓液和淋巴液)不再往下半身流,反而積聚到頭頸部,可能使顱內和內耳壓力上升,擾動平衡感;
2) 感覺衝突:在沒有明顯上下左右的太空,眼睛和前庭(內耳)給大腦的訊號互相衝突,導致大腦無法正確解讀身體位置,產生暈眩感。
視力問題與SANS
另一個常見而讓人擔憂的現象是太空相關神經眼症候群(SANS),約有70%的空間站人員回報過視力變模糊。微重力可能改變眼球形狀和眼內壓力,顱內壓上升會壓迫視神經,部分太空人甚至描述閉眼時看到閃光。SANS 的機制仍在研究中,但與體液移位與顱內壓增加有關。
肌肉、骨骼與代謝的大改變
在太空,肌肉和骨骼不再需要長期抗衡重力,身體便減少維持它們的能量。NASA估計,太空人在太空每月平均骨密度可下降1%~2%,而地球上多為每年0.5%~1%。這意味著短時間內骨質流失速度遠高於地面。與此同時,肌肉萎縮、腎臟結構改變與「宇宙腎病變」等問題也被觀察到。
細胞與基因層面的改變:早期就開始
更小尺度的變化也很可怕:進入太空後,研究已發現DNA受損、粒線體功能受影響,連端粒(控制細胞壽命的染色體末端)也會改變。這些變化可能是細胞為了應對重力消失和強烈宇宙輻射而啟動的自保機制。有些損傷可恢復,有些可能累積演變成慢性疾病,例如增加未來癌症風險。
免疫系統也會出問題
太空環境會擾亂免疫細胞的功能,使T細胞與自然殺手細胞(NK細胞)活性下降,身體更容易發炎;體內潛伏的某些病毒也可能重新活化。研究推測,這與缺乏重力導致細胞膜與機械感受路徑失調有關。
科學家怎麼做實驗?例子:黎明任務與36項研究
像北極星黎明任務這次,機組員在五天內被要求當作「活體儀器」,執行36項生物醫學實驗:收集血液檢體、測視覺與認知功能、評估內耳耳石和姿勢等。由於參與者多為一般民眾而非職業太空人,出現的各種生理反應,更貼近未來大眾太空旅客可能面臨的情況。
從資料到解方:SOMA與多組學(omics)策略
科學界成立了SOMA(太空體學與醫學整合),彙集全球超過百個機構的資料,從基因、蛋白質、代謝物到細胞層面建立標準化研究。所謂「組學」就是把整套生物分子網絡一起看,像基因體學(DNA)、蛋白質體學(蛋白質)與代謝體學(代謝產物)。透過這些資料,科學家能找出真正的機制,進而對症下藥。
已有的潛在療法與技術
目前已有幾個有趣的方向:第一,某些蔬果中的化合物(例如槲皮素等黃酮類)在實驗中能幫助修正出錯的細胞訊息傳遞,恢復免疫細胞活性。第二,研究團隊合成了能抑制特定microRNA的分子,能減輕DNA與粒線體受損——microRNA是細胞內調控很多基因表現的小分子,2024年獲得諾貝爾生醫獎的相關研究更突顯其重要性。
此外,為了讓太空任務能自動化、輕量化、快速檢測,AI與穿戴式裝置、微型自動實驗室也成為關鍵:AI可協助辨識疾病生物標記、整合多組學資料,幫助在太空中即時判斷並給予建議。
結語:短期旅行與長期停留的雙重挑戰
值得注意的是,許多細胞層面的損傷在一升空的那一刻就開始了,不只是長期停留的太空人會遇到問題,短期旅客也有類似跡象。好消息是科學進展快速,從基因、分子到AI的整合讓我們有機會找出「打七寸」的療法。未來要安全上月球、甚至移民火星,除了火箭技術,太空醫學同樣必須跟上腳步。
簡單來說,如果有一天上太空像買張東京機票那麼平常,身體能不能安全回來,答案依賴我們現在做的基礎研究與技術開發:從理解暈太空的成因、預防視力與骨質流失,到用營養素、microRNA抑制劑和AI監測來保護細胞——這些都是把人類帶上更遠太空的關鍵。
