摘要：每当我们仰望夜空，总会为闪烁的星辰、遥远的行星与广袤的星系而惊叹。然而，在可见光谱之外，宇宙还潜藏着更为神秘的存在——宇宙辐射。

地球是一个奇迹

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人体接触宇宙辐射的剂量会随海拔高度变化——海拔越高，接触到的辐射量就越大。| 国家地理图片集

每当我们仰望夜空，总会为闪烁的星辰、遥远的行星与广袤的星系而惊叹。然而，在可见光谱之外，宇宙还潜藏着更为神秘的存在——宇宙辐射。

纽约大学阿布扎比分校(New York University Abu Dhabi)天体物理学与空间科学中心火星研究小组的迪米特拉·阿特里(Dimitra Atri)指出，宇宙辐射是一类以接近光速在宇宙中穿梭的高能粒子。它们源自超新星爆发、太阳耀斑等宇宙事件，在星际空间中穿行，从各个方向持续撞击地球，并不断渗入地球大气层。

漫威影业《神奇四侠》(The Fantastic Four: First Steps)目前正于影院独家上映。影片中，神奇四侠正是因暴露在宇宙辐射下，DNA发生根本性改变，才获得了超能力。但在现实生活中，这些高速粒子虽无法让我们拥有超能力，却能穿透人体。

当宇宙射线达到高剂量时，会撕裂DNA分子，损伤生物组织。长期暴露在宇宙辐射中，不仅会增加患癌症、白内障的风险，还可能引发生殖系统问题。此外，它还会干扰神经发生——也就是大脑中新生细胞形成的过程。

不过，人体实际接触到的这类辐射剂量，以及它对健康产生的影响，会因海拔高度和采取的防护措施不同而有所差异。以下这些信息，或许能帮你更好地了解宇宙辐射。

宇宙辐射会怎样影响我们？

在地球上，我们拥有一套天然的“防护系统”来抵御宇宙辐射，正是这套系统守护着地球上的生命——那就是地球的大气层与地磁场。

大气层会吸收宇宙辐射的大部分能量，仅让少量辐射抵达地球表面；而地磁场由地核中的电流产生，能阻挡绝大部分有害的太空辐射。

平均来看，生活在地球表面的人，每年接触到的辐射剂量约为3毫西弗(西弗是衡量辐射对人体影响的剂量单位，日常多以毫西弗为单位表述)。但阿特里提到：“海拔越高，情况就不同了——大气层会变得越薄，人体接触到的辐射也就越多。”

一个人所处的海拔越高，能享受到的大气层对宇宙粒子的防护作用就越弱。比如生活在有“一英里高城”之称的丹佛市这类高海拔地区的人，接触到的宇宙辐射水平，就会比生活在迈阿密等海平面地区的人略高。

抵达地球表面的宇宙射线，可通过其在气泡室中留下的径迹被记录下来，例如上方这张1960年7月由924号气泡室(Bubble Chamber-924)所拍摄的记录图像。| 国家地理图片集

阿波罗号航天员从月球返回后，研究人员在他们的头盔上发现了因宇宙射线撞击而产生的细小凹痕。上方图片展示的是一个硅树脂测试头盔复制品的放大视图。| 国家地理图片集

乘坐飞机，宇宙辐射会带来什么影响？

当我们搭乘飞机升至更高海拔时，其实也在一步步靠近来自外太空的高能粒子。

虽然飞机乘客会接触到比地面更高水平的宇宙辐射，但单次飞行所承受的辐射剂量并不算高。举个例子，一次横跨大陆的往返航班，其辐射剂量大概和做一次胸部X光检查相当。

但飞行员、空乘人员以及经常坐飞机的人就不一样了——由于频繁处于高空环境，他们面临的宇宙辐射暴露风险会显著增加。

哈佛大学的一项研究表明，辐射暴露是导致机组人员出现职业健康问题，以及工作相关癌症风险上升的原因之一。另有研究发现，机组人员接触到的辐射剂量，通常比核电站工作人员还要高。

不过阿特里也补充道：“好在这个剂量还不足以造成严重伤害，因为飞机仍处于地球磁场范围内，而且还有大气层的保护。”

离开地球，宇宙辐射会成为多大威胁？

一旦突破地球大气层的保护进入太空，航天员面临的辐射暴露水平会大幅上升——在太空中，人体会持续受到高能粒子的“轰击”。

国际空间站在距离地球400公里(约合260英里)的轨道上运行，站内航天员接触到的辐射剂量，远高于地球表面的人类。仅仅在国际空间站待一周，航天员接触的宇宙辐射剂量，就相当于地球海平面地区人类一整年的辐射接触量。

如果航天员要前往宇宙中更远的地方，比如执行登月、探测火星等任务，那么在往返途中以及抵达目的地后，他们会接触到更多宇宙射线。正因为如此，许多航天机构都为航天员设定了职业生涯中的辐射剂量上限，明确他们一生能承受的辐射总量。

“好奇号”火星车在为期253天的火星之旅中，搭载的一款仪器监测显示：若一名航天员仅完成火星往返行程，所承受的辐射剂量约为0.66西弗，相当于做660次胸部X光检查的辐射量。

而且，地球大气层能阻挡大部分宇宙辐射的“侵袭”，但火星的大气层却极为稀薄(厚度仅约为地球大气层的1/100)，无法有效抵御辐射，导致大量宇宙辐射能直达火星表面。

“幻影躯干”(Phantom Torsos)是一种解剖学模型，内置数百个辐射监测装置。借助这些装置，研究人员能够计算出太空飞行过程中穿透人体内脏器官的辐射剂量。| 国家地理图片集

虽然航天服能为航天员提供一定的宇宙射线防护，但在太阳活动活跃度较低的时期安排舱外活动，仍是目前最佳的防护方式。| 国家地理图片集

研究人员根据“好奇号”的测量数据估算，若在火星这颗“红色星球”表面执行一项为期500天的任务，航天员接触到的辐射总剂量约为1西弗，这大约是航天员在国际空间站执行6个月任务所受辐射剂量的10倍。

为了应对这一问题，研究人员已提出多种航天器设计方案，比如用水、富氢材料或行星本土物质制造防护盾。这些防护盾能通过吸收辐射，为人类的星际航行提供更安全的保障。

与此同时，关于避难所设计的研究也在持续推进——研究人员计划让航天员抵达目的地后，将避难所掩埋或进行屏蔽处理，以此降低辐射暴露风险。

阿特里解释道：“在火星表面时，我们可以利用火星土壤建造栖息地，比如打造地下住所，借助土壤形成天然的辐射屏障。这种方式基本能阻挡大部分具有强破坏性的辐射。” 宇宙辐射无疑是星际旅行的一大难题，这也促使医学专家开始研究能减轻其对人体影响的药物。

阿特里表示：“这是一个高度跨学科的领域，需要医学工作者、物理学家、工程师、心理学家等各个领域的专业人士共同参与。” 尽管我们对这些神秘的带电粒子(即宇宙辐射)的认知在不断加深，但阿特里认为，若想探索宇宙中更遥远的区域，我们还需要更多数据支持，才能彻底掌握保护人类免受辐射伤害的方法。

当然，除非你近期有太空旅行的计划，否则完全不必担心——宇宙辐射既不会给你的健康带来太多负面影响，更不会让你获得超能力。

撰文：Paola Rosa-Aquino

编译：Arvin

校对：钱思琦

版式设计：钱思琦

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来源：国家地理中文网一点号