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一场真实的双生子太空人实验

MorningRocks  · 公众号  ·  · 2017-11-21 20:28

正文

热爱未知,比如宇宙和清晨

愿你出走半生

归来仍是少年

孙衍



The whole of science is

nothing more than a refinement of

every day thinking.



你知道「双生子佯谬」吗?


有一对双生兄弟,一个登上宇宙飞船去做长途太空旅行,而另一个则留在地球。结果当旅行者回到地球后,他发现自己比留在地球的兄弟更年轻。


这是个著名的有关 狭义相对论 的思想实验,或许你现在看到这条佯谬 (意思是「看起来是错的,实际上是对的」) 会不置可否地说 「不就是因为时间是相对的嘛!」 ,但在一百年前的科学界,这样的新思想无异于 世界观爆炸


牛顿运动定律才让人们 放弃了「绝对位置」 这样的固有观念,爱因斯坦的相对论又残酷地宣布,对于 「绝对时间」也别奢望了 ——1915 年之前,空间和时间被认为是整个宇宙的固有属性 (现在你是不是仍然这么认为?) ,不会受到事件发生的理想,很自然地无限向前延伸。


一个 没有任何固定坐标系和锚点 的世界,是不是混乱到让人害怕? 可这就是我们的宇宙。



担心严肃知识把普通读者都吓跑了 (文末有拓展部分,感兴趣可参阅) ,赶紧进入有趣的部分—— NASA 真的做了一个双生子实验!


实验的主角之一,你或许早已听过他的名字或看过他的摄影作品: Scott Kelly ,那个在太空中呆了一年的 网红宇航员


↑ 你看到的许多地球美图,都是来自于他


Scott Kelly 在太空里呆了 340 天,绕地球 5440 圈, 看了 10944 次日出日落 ,在空间站里种植太空蔬菜、打水乒乓球、耍杂技...


尤其,他还是一个 辛勤的新媒体小编 ,同时经营四个社交媒体账号:Twitter, Instagram, Facebook, Tumblr,每天坚持发早晚安配合太空美图 (可能还是因为太闲吧)


Sometimes a little light makes all the difference!


Sunset returns! Perfect end.


Enjoying the fruits of labor, literally.


#Italy and the #Alps last night were breathtaking!


#Bahamas, the strokes of your watercolors are always a refreshing sight.


#Moonrise is upon us.


但很多人不知道,他还有一个 同卵双胞胎兄弟 Mark Kelly~


Mark 同样也曾是一名宇航员 (NASA 官方:我们为什么要做这个实验?就是因为碰到双胞胎宇航员太难得) ,早已于 2011 年退役,现在主要负责地面的控制工作,所以负责留在地球做观察对照组。


↑ 唔,为什么不太像


所以在 2015-2016 年,NASA 同俄罗斯宇航局共同开展了这个 「一年计划」 ,把同卵双生子中的一个扔到国际空间站呆一年,回来对比两人的 DNA,看看会产生什么变化!


↑ 左边是留在地面的 Mark,右边是上天的 Scott,他们的 DNA 图谱几乎完全相同,两人提供了很多生物样本,如毛髮、血液、唾液等用于研究


短短一年中,真的有变化发生!


🎆 首先,基因大爆炸

首席研究员 Chris Mason 是这么描述的:「人体进入太空后,我们看到了成千上万的基因在变化,它们会改变开启和关闭的状态, 就像烟花在爆炸一样。 返回地球后,有些变化还会短暂持续一段时间。」


具体来说,研究人员发现 DNA 甲基化的情况在增加,这是 DNA 修饰的一种形式,能在不改变 DNA 序列的前提下,改变遗传表现。




👡 最明显的是:长高了超多!

如果你一年后想参加超模选举大赛, 迫切需要临时增高 (又恰巧非常有钱) ,你可以选择: 上太空度假一段时间。


从太空归来后的 Scott 长高了 整整 5 厘米!


这得益于国际空间站的微重力环境——人的脊椎可以在重力较小的情况下伸长,不过 心酸的是 ,回到地球后身高会慢慢恢復正常,但通常还是会 稳定增高 1-2 cm 这样。


此外,身体上还会有些 负面影响 :肌肉萎缩、骨密度降低和视觉恶化。宇航员在空间站中必须经常进行体力锻炼,抵抗这些变化。


在无重力环境里生活确实是一种奇妙又充满未知风险的体验,曾在阿波罗号飞船执行任务的一名宇航员后来回忆,当他进入太空后, 完全感觉不到自己四肢的存在。



👬 年龄差异变化确实有,但时间不久

由于引力场的差异和宇宙的时间膨胀,Scott 的时间线比一直待在地球上的 Mark 的时间线 迟缓了 6 分钟 13 毫秒。


可惜 NASA 并未公布二人出生时的时间差异,或许已经出现了 弟弟翻身变哥哥 这样的情况。


#Moon #Venus #Jupiter...#Earth Good night.



🔬 基因的变化:在太空中不容易老

今年年初,NASA 宣布他们发现 Scott 的 DNA 发生了一些昙花一现的变化:在太空中,他的 细胞染色体端粒变长了 ,可是回到地球后又迅速恢复到了正常值。


端粒是染色体末端的重复序列,会随着人的年龄增长而缩短。染色体每复制一次,端粒就缩短一点;端粒消耗完了,细胞也就走向死亡。


Scott 在太空中染色体端粒变长,简直像是返老还童! (怪不得两个看起来年纪有差异)



关于这场双胞胎实验的最终结果,NASA 及科研团队 将在明年发出 ,到时我们会更清楚地知道在太空中生活会对基因产生什么影响。


插一个番外新闻 ,Mark 说他们参与这个项目得到的报酬很低,他本人的收入是每小时 10.5 美元 (但你是躺着赚啊?)


听起来时薪确实不高,但我粗略按 340 天算了一下:340*24*10.5=85680 美金。


那可是将近 57w 人民币啊!还不多! 真希望我也有一个双胞胎!










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