近段时间，美国女宇航员苏尼·威廉姆斯成了地球人颇为关心的“太空人”。滞留在国际空间站近半年的她在流传出来的照片上变成了“锥子脸”，面容憔悴，有医生认为她的体重正在迅速下降。上个月，威廉姆斯通过视频回应称，她的健康无碍，“锥子脸”的原因是由于“体液转移”，其体重与进入国际空间站时一样，还通过健身增加了肌肉。

关于威廉姆斯的实际健康状况不得而知，但人在地球和在太空的身体情况和生理机制的确是大不相同的。针对这方面的科学研究已有一些结果，同时仍有很多谜题有待科学家解开。

“体液转移”会不会形成“锥子脸”

虽然威廉姆斯发视频称自己一切正常，但有媒体报道，美国航空航天局（NASA）一名“直接参与此次任务”的匿名员工透露，威廉姆斯滞留国际空间站期间“无法满足宇航员必须摄入的高热量饮食，现在她瘦得皮包骨，当务之急是帮助她稳定体重”。

太空环境具有超低温、强辐射、微重力和高真空等特点，还有高速运动的尘埃、微流星体和流动星体，对于人类而言是特别危险的环境。威廉姆斯说她看起来消瘦只是因为“体液转移”，那么，“体液转移”是怎么一回事呢？

体液转移在太空中经常发生。地球上的重力环境会使人的体液主要集中在下半身，但在太空的微重力环境中，体液会更多地分布于上半身，可能导致脸部肿胀和腿部消瘦。也就是说，体液转移会让头面部更大，显得更胖，却不太可能形成“锥子脸”。

说到胖瘦，在太空中，传统的压力式体重秤是无法使用的，宇航员通常用一种特殊的质量测量仪来称重。质量测量仪采用直线加速度原理，依据牛顿第二定律来确定航天员的质量。测量时，航天员要固定在人体支架上，然后被推至特定位置，支架在复位过程中，由恒力机构（由凸轮、弹簧、定滑轮和钢丝绳等部件构成）施加一个恒定的力，促使航天员进行匀加速直线运动。在已知恒力的情况下，通过公式来计算质量。如果威廉姆斯在空间站使用这种测重方法，发现体重并没有大幅降低，则大概率表明她的身体没有大问题。

此前有研究表明，由于宇航员的骨骼不像在地球引力作用下那样承受重力负荷，所以骨骼会慢慢脱钙并变得脆弱。平均来看，宇航员在太空中每个月会损失1%至2%的骨量，6个月最多损失10%（在地球上，老年男性和女性的骨量损失率为每年0.5%至1%）。这种情况可能增加宇航员骨折的风险，并延长骨折愈合时间。返回地球后，部分宇航员的骨量可能需要长达4年才能恢复正常。

因此科学家认为，宇航员要保证安全，首先要避免肌肉和骨量流失。根据身体训练计划，宇航员每天要进行2.5小时的运动和高强度训练，包括使用安装在国际空间站健身房中的阻力运动装置进行一系列深蹲、硬举、划行和仰卧推举以及定期在跑步机和健身自行车上锻炼。在饮食上，宇航员还需服用膳食补充剂，尽可能保持骨骼健康。

宇航员可能面临哪些太空风险

目前在太空连续停留时间最长的宇航员是苏联的列里·波利亚科夫，为438天；美国宇航员弗兰克·卢比奥连续停留了371天；紧随其后的是美国宇航员斯科特·凯利，连续停留了340天。斯科特还有一位孪生哥哥马克·凯利，他们的基因相同。因此，科学家通过对这四人和其他宇航员的对比，完善了“天上”“地下”的对照研究，获得的研究结果更有说服力，科学证据也更强。

其中，对斯科特双胞胎的对照研究是全方位的，且持续了3年多。研究总体结果表明，宇航员长期生活在太空环境下，从微观的分子和基因到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，由高到低可分为3级。

在太空中的高级风险是基因和分子变化。比如，斯科特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。另外，他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，在回到地球后端粒又加速缩短。斯科特回到地球后，基因中大约90%的变化复原。

太空中的辐射、零重力环境等是造成斯科特基因突变的重要原因，尤其是能穿过细胞的高能宇宙粒子。斯科特在2015年至2016年完成任务的太空站，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。在地球上造成对斯科特这样的基因损伤大约要50年，但在太空的辐射环境中，只需不到1年时间。而且，在太空中出现端粒变长，并不意味着斯科特的寿命可能延长（在地球上，端粒决定细胞分裂的周期和长度，端粒长寿命也长），因为这是一种受太空环境影响的突然变化。斯科特在返回地球后，其端粒迅速复原并缩短，但科学家认为他仍有加速衰老的风险。

在太空中的中级风险是有心血管方面的改变和未来潜在的病变。宇航员处于失重状态时，体液分布与在地球上有很大不同，可能影响到心血管的生理功能。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；视网膜脉管系统也有一定异常变化，可能会导致未来潜在的心脑血管疾病和视力障碍风险。

在太空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和拟杆菌。通过比对斯科特在太空中的肠道菌群发现，其厚壁菌变得更多，拟杆菌数量则有所降低，当返回地球后，两种细菌数量之间的比例逐渐恢复正常。斯科特的认知能力刚好相反，在太空正常，返回地球后反而有所下降，一段时间后才恢复正常。虽然斯科特在太空逗留了340天，但其体重仅减少了7%，这是因为他执行了严格的体能训练计划，并在饮食上限制了热量摄入。

对男宇航员的基因活动干扰更多

今年6月发表的一项研究提示，男性和女性宇航员的免疫系统在太空中会有不同变化。

研究人员将他们的基因与之前执行任务的其他64名宇航员的基因进行比较后发现，与飞行前相比，3种在炎症中发挥作用的蛋白质表达有所变化。其中，男性体内的白介素6和白介素8受到的影响比女性更大。男宇航员体内一种参与凝血的蛋白质纤维蛋白原，也比女宇航员受到的影响大。这些结果提示，男性在太空中的基因活动会受到更多干扰，返回地球后需要比女宇航员更长的时间才能恢复常态。

此外，从太空返回地球后，男宇航员的精子数量会减少，经过一段时间能恢复正常水平。至于太空辐射是否影响女性生育力，根据女宇航员们返回地球后的生育情况来看，目前大部分观点认为是不影响的。 

据《北京日报》

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