星际旅行会把人变傻？揭秘太空中“宇宙线”的秘密

咱们国家又上新了一个新的大天文设备，叫做拉索，这可以说是继FAST天眼之后的新的全球领先的天文设备，它的用处主要是探索宇宙线这种地外射线的装置的。说道地外来的射线，您可能很快就想到了太阳，因为它是对地球影响最大的射线来源，因为它产生的射线通量要远高于来自星系的宇宙射线，但是其实，除了时不时才会发脾气的太阳之外，来自宇宙深处的射线，也就是粒子能量，要远远的高于太阳辐射中的光子和质子流的能量，这个影响不可为不大啊。也就是多亏了大气层，否则，这种来自宇宙深处的粒子能量足以危害地球上的生命。

1921年，奥地利物理学家乘坐热气球到达了5000多米的高空，在6个小时的飞行中，他通过电离室中的电流测量，发现了高空空气的电离率是地面的好几倍，由此证明这种空气中的电离现象是由地球外的辐射造成的。

那我就手儿，给大家简单地说一下电离是什么原理，电离分为化学电离和物理电离，化学电离是指电解质在水溶液或熔融状态下离解成带相反电荷并自由移动离子的一种过程。而奥地利物理学家在高空中发现的这个是物理电离，它是指不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下，变成了带电的粒子的过程。而且这个电离的过程都是不需要通电的。

总之也就是从那时候开始，人们把这种可以电离高空空气的辐射称为了宇宙线。20年后，科学家又从宇宙线中发现了正电子，这也让我们对正反物质世界的认识更近了一步。还有中微子，这种粒子的个头很小，并且可以自由地穿过地球，它是由原子核衰变而来的，除此之外还有，π介子，μ子啊等等很多微观的粒子。

正因为科学家在这种射线中发现了很多粒子，所以，宇宙线后来也被重新命名为了天体粒子物理学。

那这东西到底是个什么呢？，咱们把他的名字，天体粒子物理这六个字拆开来解读一下，首先说天体，从天体的角度看，宇宙线来自于太阳的高能活动和各类天体在漫长时间内的演化，比如刚才说道的中微子，咱们就从宇宙线中发现了从太阳中还有超新星中释放出的中微子，而且还发现了著名的超新星SN1987A爆炸时所发出的中微子。

我多说几句这个SN1987A超新星啊，它是1987年在大麦哲伦星云中发现的一颗超新星，这超新星是恒星在演化末期时经历的一种剧烈的爆炸，在不久的将来，也就再过个50多亿年把，咱们头顶的这个太阳也有可能会以这种方式来结束自己的生命，那这个SN1987A，这地方离咱们多远呢，总共16万光年，您还别嫌远它这还是处在离地球最近的星系，而且这还是一颗正在爆发的超新星，本来超新星的出现就很少见了，离咱们这么近的一颗正在爆发的超新星就更是难得了，别看恒星的寿命能到100多亿年，但是要是爆炸了其实也就几年的工夫，对于恒星的生命周期来说也就是一瞬间的事儿，虽然咱们看到他的时候其实已经是16万年前的样子了，但是咱们依然通过哈勃望远镜观测到了这颗超新星爆炸的整个过程，同时对他的观测也改写了人类对于超新星的一种传统演化模式化认知。

除了探测到恒星和超新星发出的中微子外，宇宙线还与星际，和星系的介质、磁场发生作用。并且还与宇宙最开始形成时发生的大爆炸留下的黑体辐射，也就是宇宙的微波背景辐射相互作用，还有星系形成早期的高能宇宙线也会影响一些元素的丰度演化，近年来还发现，即便是星系在形成的过程中，宇宙线也会对他产生作用。

说完了天体方面的影响，咱们再从粒子的角度看，宇宙线的测量和研究对象是各种稳定的高能粒子和高能原子核。这些粒子可能就直接来自于宇宙中的各类型天体的演化，比如刚才咱们说的超新星爆炸，或者是来自传播过程中与环境物质、辐射场的相互作用，比如穿越了某些特殊的星体。也可能来自宇宙早期演化时的暗物质粒子、还有高能粒子物理里的磁单极粒子等等很多超出了标准物理模型的粒子。这都让我们大开了眼界啊。

那除了天体和粒子这两方面，他在物理方面的问题同样值得深入研究，比如它是如何起源的，就是怎么形成并发射出来的，还有就是他为什么可以以接近光速的速度飞行，我之前讲到过，如果一个物质要想达到光速，必须不断的提高能量的消耗，越接近光速所需要的能量就越大，在无限接近光速的时候，所需的能量就是无限大，但是咱们看到的这个宇宙线却可以以接近光速的速度达到地球，这对我们来说是个很大的课题，如果要是能破解了它加速的奥秘，那兴许可以帮助我们开发出更好的星际探测器也不是没可能啊。那除了起源和速度，关于宇宙线的传播也同样困扰着我们。

那携带着这么多能量射线的宇宙线会不会对咱们的地球产生危害呢，好在咱们有大气层，根据研究，当宇宙线到达地球后，会首先轰击大气层，这会让这种射线产生一系列的次级粒子流，相当于这个射线打在大气层上后被击碎了，碎成了很多小的没有规则的射线。这里有一部分会达到地面，甚至会穿进几十米深的地层。经过研究，也确实会对地球表面和海洋中的生命产生危害。

当科研人员发现这个现象后，立刻就对地外宜居的星球探索进行了重新的评估。这就好比地球和火星，他俩原本是太阳系内的姊妹星，但是为什么地球生机盎然的，可是火星却一片荒芜呢，除了以往研究表明，火星没有完整的大气层和全球范围的磁场之外，同时也间接的导致了它无法用大气层和磁场来抵挡宇宙线的照射。那到底大气层和磁场能抵挡多少宇宙线呢，咱们就拿地球做个假设。

假如地球没有了磁场，那么我们暴露于环境中的辐射量将上升两倍，这就已经是很大的辐射量了，但这样还不至于可以严重的危害地球的生存。但是如果我们把大气层去掉的话，那么地球所受到的辐射可就不是两倍这么简单了，而是2个以上的数量级了。基本上和直接照射没什么区别了。

那您可能问了，那如果人类没了地球大气和磁场的保护，那么在太空站的航天员会不会受到影响呢，这个还真不用太担心，因为空间站一般都在地球轨道内运行，因为他们虽然已经处在了太空，但是实际上他们仍然处在地球的磁层内，还是会受到地球磁场的保护的。但是，如果未来人类想要进行星际旅行的话，那么这个宇宙线的危害确实就是个问题了。

科学家认为，由于人类在进行星际旅行的时候，会完全脱离地球的保护，宇宙线会毫无遮拦地贯穿整个飞船，对航天员造成极大的伤害，而这种伤害最严重的就数对大脑的损伤了，科学家担心，如果航天员在执行完长时间的深空探索任务之后，可能会患上“太空脑”，也就是痴呆和永久的记忆丧失。当然这没有经过系统正式的人体测试，科学家只是针对小白鼠做过相关的模拟试验。他们按照2到3年的深空旅行时间，将这些小白鼠暴露在高能带电粒子的环境下，当到第6个月的时候，他们就发现，这些小白鼠都患上了严重的脑炎，而且大脑的神经元也受到了损伤，甚至整个大脑的神经网络都受到了严重的损坏，就连神经相互传递信号所依靠的树突数量都有明显的减少了，这就非常明显的体现出了大脑的神经运动明显的下降了。最主要的体现就是认知功能的障碍，并且还会引发多种中枢神经系统的综合征，而且这并不是简单用点药物就可以短期治疗的，这会持续很长一段时间，并且还会伴随，行为能力下降啊，记忆丧失啊，焦虑啊等等非常多的心理问题，如果在这个阶段得不到有效的介入治疗的话，这些症状可能一辈子都拍脱不了。这还是接受了6个月的照射后得到的结果，这要是连续照射2-3年，那星际探索任务能不能完成都是个问题。

那您可能问了，咱们能不能用什么方式将这些宇宙线屏蔽呢，实话实说，按照现在的科技能力，想要屏蔽这种高能带电粒子辐射几乎是不可能的，现在唯一可以做的，就是靠药物，拦是拦不住的，只能用特定的化合物来清理体内被照射过残留的游离辐射物质，来保护神经介质不受伤害，但是现在这种药物的保护程度究竟能到什么程度，依然不好说。所以，很多所谓的星际移民星际旅行真的不仅仅是航天技术上需要突破，还需要对咱们人类自身这个脆弱躯壳的防护进行探索，否则，咱们还是踏踏实实把咱们地球的环境和大气层保护好了再说吧。