輻射、大腦與探索宇宙

新的研究表明,電離輻射可能導致神經退行性疾病。對於行星際或星際物種來說,其影響可能是深遠的。

C. 沙夫 2016

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


在地球相對厚實的大氣層和保護性磁場之外,宇宙充滿了電離輻射。這些快速移動的粒子對生物學的普遍風險早已顯而易見,但具體的危險仍在調查中。

我們太陽系中主要的電離輻射危害來自高能銀河宇宙射線 (CGR)——極難遮蔽,以及與太陽日冕物質拋射事件相關的零星太陽高能粒子 (SEP)。SEP 主要由低能量質子組成——但數量非常龐大。

最近的兩項研究增加了現有證據,表明大腦可能特別容易受到 GCR 和 SEP 的影響,從而導致類似阿爾茨海默病的隱匿性退化效應。其中一項研究由 Parihar 等人 進行,考察了宇宙輻射對小鼠的詳細影響。這些不幸的齧齒動物在行為任務中能力下降,大腦也發生了一系列變化——包括神經連線複雜性的轉變、形態以及大腦中的炎症。最重要的是,暴露 6 個月後,小鼠仍然表現出認知障礙,這表明人類可能會遭受記憶問題、焦慮和嚴重的判斷問題。


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另一項研究由 Kempf 等人(也使用小鼠)進行,考察了來自地球暴露(從航空旅行到醫療掃描器)的低劑量電離輻射的影響,也發現了輻射產生的分子特徵的證據。這些特徵與阿爾茨海默病病例中看到的特徵相似。這並不意味著您即將因飛行或去看醫生而屈服於退行性神經系統疾病,但這確實表明,從長遠來看——尤其是在輻射更高的環境中——大腦可能會受到損害。

對於任何超出近地軌道的載人航天任務來說,這都不是好訊息。對於人類長期居住在火星等地方來說,也不是好訊息。火星稀薄的大氣層和缺乏強偶極磁場意味著 GCR 和 SEP 更容易穿透到行星表面——在那裡它們還可以透過與任何原子核碰撞產生次級粒子噴射。

當然,你可以遮蔽輻射。但這也很棘手——它會給航天器增加非常可觀的質量,併為任何行星基地增加額外的後勤障礙。如果你想外出活動——我們設想的火星先驅殖民者可能會想這樣做——這尤其是一個問題。

可以公平地說,還需要進行更多的研究。我們可能會發現情況並沒有看起來那麼糟糕,我們也可能能夠找到解決辦法(快速的行星際旅行會有所幫助)。但我認為這些問題為未來更長遠的發展提出了一些有趣的問題,也許也為宇宙中其他地方的任何生物智慧提出了問題。

GCR 很可能是一種普遍存在的危害。如果生命系統以類似於我們的方式運作,那麼它們很可能在提供某種保護(大氣層、海洋系統、冰層頂棚)的行星環境中產生和進化。那麼,當生物智慧決定步入宇宙時會發生什麼呢?

也許他們會發現,生物學不適合以非常狹隘的方式探索宇宙。選擇是待在離家近的地方,或者用新的東西取代有機基質——也許是將探索任務交給機器。人工生命可能也會面臨 GCR 的難題——畢竟這是物理學——但也許它可以被設計成能夠承受更多的損傷。

如果機器是真正的宇宙探險家,那麼就不能保證它們會符合我們長期以來對“外星人應該是什麼樣子”的任何幻想。它們可能一直在我們身邊溜走,而我們卻渾然不覺。

 

 

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