太空出差，有太多的谜需要解开

张田勘

在顺利进驻中国空间站“天和”核心舱后，北京时间2021年10月17日9时50分，“神舟十三号”航天员乘组成功开启货物舱舱门，并顺利进入“天舟三号”货运飞船。北京时间11月8日1时16分，经过约6.5小时的出舱活动，“神舟十三号”航天员乘组密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务。

此次进入空间站的有翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员，他们将在太空长驻6个月。此次太空出差，3名航天员的任务有很多，除了将开展机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作，进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术，还需要尝试解开一系列地球与太空的差异之谜。其中最大的谜，是太空或其他星球是否也适宜人类居住和栖息。

双胞胎的“天地实验”

要解开这个谜，需要一步一步地开展生命科学的研究，一点一滴地获得科学研究结果，一步一步地积累经验。当然，在太空出差期间，中国航天员也有丰富的空间生活，如翟志刚把一些影视剧视频和歌曲带上天，还带了笔墨纸砚，以便在工作之余看看剧、听听歌，练练书法。显然，如果写下“天书”，与地面的“地书”就可能有差异，也是显示太空是否适宜人类生活的一个小小证据。叶光富携带了一些小乐器，想在太空利用闲暇学习乐器。王亚平带了大乐器，将在天上展示。他们的音乐展示同样可以显现与地面乐器演奏的相似和相异，以体现太空生活的环境是否宜居。

不过，更重要的是，在太空的生命现象和生理功能当然与地面不一样，但这种不一致是否可以克服，并让人类未来可以长期出差太空和旅居太空，这是人们一直想了解清楚的。现在，一些国家的研究已经有部分答案。

目前，在太空连续停留时间最长的是苏联宇航员列里·波利亚科夫，为438天。美国宇航员斯科特·凯利在太空中连续停留时间第二长，为340天。不过，在科学研究方面，以斯科特的工作最有特色并获得较多成果。斯科特在国际空间站中进行了400多个实验，包括生物、物理和健康方面的研究。由于斯科特还有一个孪生哥哥马克·凯利，他们的基因基本相同，所以对他们的研究具有重要的比较意义。

2015年，弟弟斯科特前往国际空间站工作1年，哥哥马克留在地面工作。从2015年3月27日到2016年3月1日，斯科特在空间站的所有情况都受到监测，并通过补给太空船将其血液、尿液、粪便样本以及其他生理数据送回地球检测，再与哥哥马克的生理记录做对照研究。

经过3年多的研究，2019年4月12日，《科学》杂志发表了美国国家航空航天局（NASA）的一份长达20页的研究报告。NASA的研究设计了10个研究项目，内容包括双胞胎宇航员的认知能力、生化水平、表观遗传学、基因表达、免疫系统、代谢能力、微生物组、蛋白质组、生理学和端粒长度，由12所大学的80多名科学家共同参与设计，并进行相关研究。

太空风险的等级划分

研究总体结果表明，宇航员长期生活在太空环境中，微观的分子和基因以及具体的生理和行为都会产生种种改变，而且这些变化大多是有风险的。根据风险的大小，可以分为3级。

在太空中生活的高级风险是基因和分子的变化。斯科特体内一些细胞里的染色体片段发生了突变、倒置，特别是与免疫系统有关的基因表达出现了异常;斯科特的DNA甲基化率要比马克的小一些，但这种差异最大时也不超过5%。另外，斯科特的染色体上的端粒也发生了变化，在太空期间，端粒明显延长，回到地球后又加速缩短。如今，这些基因变化大多已经复原，但还是有8.7%的基因变化仍未恢复。

研究人员认为，太空中的辐射、零重力环境等是造成基因突变的重要原因，高能宇宙粒子可以穿过细胞，可能造成了斯科特的基因突变和端粒变长。当斯科特在空间站工作时期，空间站正好处于高能带电粒子范艾伦辐射带下方，辐射量是地球的48倍。在地球上，要想对斯科特的基因造成这样的损伤大约需要50年。但是，在太空的辐射背景下，还不到1年的时间就会造成这样的后果。

而且，斯科特的端粒变长并非意味着其寿命可能延长（端粒決定细胞分裂周期，端粒长，寿命也长），因为这是一种受到环境影响而发生的突然变化。而且在返回地球后，斯科特的端粒就迅速缩短。这意味着，斯科特既有患癌的风险（许多癌变的第一步就是延长端粒，让细胞永生），也有加速衰老的风险。

在太空中生活的中级风险是有心血管方面的改变和未来潜在的病变。在太空中，宇航员处于失重状态，体内的体液分布与在地球上有很大的不同，会影响心血管的生理功能。研究发现，斯科特的颈动脉出现扩张，颈动脉壁的最内两层出现增厚，此外，斯科特的视网膜脉管系统也出现了一定的异常变化。这些变化可能会导致心脑血管疾病和视力障碍。

在太空中生活的低级风险主要体现在肠道菌群变化、体重变化、认知能力下降等方面。在人体内，超过90%的肠道菌群来自厚壁菌门和拟杆菌门。通过比对斯科特在太空中的肠道菌群，发现其厚壁菌门细菌变得更多，拟杆菌门细菌的数量则有所降低。但是，当斯科特返回地球后，两类细菌数量的比例也逐渐恢复正常。斯科特在太空的体重略微变轻，研究人员认为，这是因为斯科特执行了严格的体能训练计划，并且在饮食上限制了热量摄入，同时在太空中吃的食品可能更健康。伴随着体重下降，斯科特体内的叶酸水平升高了，但原因尚难解释。不过，回到地球后，他的体重和叶酸也恢复了正常。另外，斯科特的认知能力刚好相反，在太空正常，但返回地球后有所下降。不过，这种情况也是短暂的，过了一段时间就恢复正常了。

太空移民风险太大

所有这些变化都是太空中的辐射、零重力环境等造成的，在回到地球后，这些变化会慢慢消失。针对这些变化，可以制订在太空较长期驻留或旅居的应对措施。当然，也期待此次中国3名航天员在太空长驻半年后，能获得更多、更新的生命科学研究结果，从而为人类是否能长驻太空提供更多、更扎实的科学依据。

就目前所获得的科学证据而言，探索太空可以，但并非以移民为目标，因为那样风险太大，最好的方法就是珍惜、善待、维护并建设好人类的地球家园，让这个家园适于所有人栖息，而且需要升华到诗意地和可持续地栖息。