原创 假如人类在太空暴露,会先冻结、爆炸还是沸腾?
创始人
2025-05-06 17:01:45
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自出生伊始,我们周遭的环境便仿佛理所当然,其中之一便是地球的大气层。

它不仅为我们的生命提供生存所需的氧分子,还延展至百米高空,在地球引力的作用下,对我们身体的每一个角落施加着等同于十万帕斯卡的压力。

同时,空气中的分子也不断与我们发生碰撞,通过这种方式与我们进行热量的传递。

然而,若我们周围的环境突然消失,若人体暴露在真空的宇宙之中,将会迎来何等命运?是四分五裂、陷入极寒还是沸腾不止?

在电影《地心引力》里,巴蒂一瞬间摘下头盔,便立即被冰封,这一幕是否符合科学的真实情况?接下来,让我们详细探究这一问题。

关于人体在太空中的命运,存在着众多可能性,每一种都似乎有着充分的理由。

是会四分五裂、陷入极寒还是沸腾不止?

首先,最直观的猜想可能是:人体可能会爆炸。正如下图中所展示的,理查德·布兰森在《迈克·泰森—月球重量级冠军》中所遭遇的一幕。这种猜想看似合乎逻辑,因为在大气压降低的情况下,人体内的水分会先沸腾,随后迅速结冰,身体中70%的水分沸腾足以引起人体的爆裂。

除了体内水分的沸腾,另一种看似合理的推测是:随着外部压力的骤降,而体内正常的压力会使人体向外膨胀,进而引发爆炸。这一理论听上去也颇有道理。

或者,就像《地心引力》以及《火星任务》所描绘的那样,人体在太空中暴露瞬间便会结冰,因为太空的真空环境首先会将人体外层冻结,而冰霜则迅速穿透人体,直达核心?

又或许,会有其他的物理过程发生?太空的真空环境,特别是从常压状态迅速降至接近真空状态的过程,会带来与地球体验截然不同的后果。那么,到底会发生什么呢?

我们首先要考虑的是人体内部类似气球的肺。

我们在化学课上都学过波义耳定律,它告诉我们,在温度、质量等其他条件不变的情况下,系统压强的降低会导致其体积增加。如果压强减半,体积就会加倍;如果压强减至原来的十分之一,体积则会增加十倍。

因此,如果在真空环境中肺部存有空气,后果不堪设想!

在不足半秒的时间里,从一个常压环境迅速降至接近真空环境,空气来不及平稳逸出,肺部的膨胀就像炸弹般发生爆炸,这种情形被称为爆炸性减压。因此,肺部的损伤风险极高,生命可能在极短的时间内走向终点,过程中伴随着巨大的痛苦。对于旁观者而言,这过程可能并不壮观,但对经历者而言,则是一场灾难。无人能在这种损伤中生还。

假设肺部减压过程非常缓慢,或许在真空暴露的一瞬间,人体能够迅速排出肺内所有气体,只受到轻微损伤。那么,在肺部安然无恙之后,接下来要担心什么?

我们知道,一个升向极高海拔的气球可能会爆炸,或许人体本身也会像气球一样无法承受真空环境而爆炸?确实,气压的降低会破坏人体内外的压强平衡!如果我们从一个巨大的压力环境(如深海压力)快速进入真空状态,确实有可能导致人体爆裂。

但“仅”有一个大气压的下降,即使从1秒内减至0,只会给人体带来轻微的肿胀,并不会发生爆炸。文中所述的“理查德·布兰森”式的爆炸是不可能发生的。因为人类的皮肤远比气球坚韧。

至于其他的可能性,虽然人体最终会被冻结,但这一过程需要较长时间。

在真空中,人体只能通过热辐射散热,这一过程相对较慢。在地球表面,当人体接触到极冷物体时,通过传导热量会迅速冻结;而在太空中,没有任何物质接触,人体仅通过辐射散热。与此同时,人体还会继续产生内部热量。若人体浸泡在比体温低22摄氏度的水中,会比在真空中更快被冻结。

因此,电影中的表现皆为错误,人不会瞬间冻结,也不会爆炸!假设人体未因快速减压导致肺破裂,那么到底会发生什么呢?接下来,我们将揭露人体在太空中真实的遭遇,这也是为何太空行走通常由两名宇航员共同完成的原因。

如果人体能够迅速将肺部气体排出,确实能够避免爆炸性减压的伤害,但紧接着会遭遇缺氧。因身体组织缺氧,大约10到14秒后会失去意识。这段时间内,人体还有能力执行一些简单操作,但无法实现自救。

暴露在太空中,身体会因体积膨胀而受到影响,循环系统开始衰竭,这发生在减压后的30秒左右。紧接着,身体肌肉无法收缩,进入麻痹状态。从这一刻开始,仅有60秒的时间供其他人将你的身体送回充满氧气的加压环境。

如果在这60秒内能够完成,那么所有的减压症状都是可逆的,不会对身体造成永久伤害;若不能,细胞损伤和死亡将无法逆转。

库布里克的《2001太空漫游》在描述弗兰克·普尔的死亡过程时,非常接近科学事实。

在现实生活中,人类唯一一次以这种方式死亡的太空探索者是1971年的苏联联盟11号灾难的三名宇航员:弗拉迪斯拉夫·沃尔科夫、乔治·多布罗沃斯基和维克多·帕特萨耶夫。

暴露在太空中死亡后,身体会变得松软,膨胀到正常体积的两倍,全身发紫,若时间足够长,则会被冻结。

总结:遇到减压事故时的正确应对措施。人类之前也曾在狗和黑猩猩身上进行过减压实验。

因此得出了90秒的减压暴露极限。在90秒内加压,狗能恢复意识,失明和肿胀可逐渐恢复。约10至15分钟后,狗可恢复正常行走能力。但暴露超过120秒的狗几乎都难逃一死。从1965年到1967年的实验表明,黑猩猩在真空中可存活至210秒(3.5分钟),其中一只在3分钟后出现永久性脑损伤,另一只在减压过程中遭遇心脏病发死亡。

人类也发生过减压事故!1965年,美国休斯敦约翰逊航天中心的一名技术人员不慎割断了软管,导致宇航服迅速减压。

12到15秒后,他失去意识。在他的宇航服被加压至相当于海拔3000米压力的水平时,他在27秒时恢复了意识。这名男子回忆,他在昏迷前最后感受到的是舌头上水分开始沸腾,事故后四天内失去味觉,但除此之外未受到永久性伤害。

因此,面对减压事故,首先应该避免憋气,尽量让肺部的气体排出,在最后10秒失去意识前,尽量将自己安置在便于救援的位置。若救援人员能在90秒内找到并为你加压,存活的可能性将大增。

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