火星殖民者将遭受危险的肌肉萎缩，新研究警告

我们没有充分讨论的重力问题

前往火星的挑战——火箭推进、运输过程中的辐射暴露、在稀薄大气行星上着陆大型载人航天器——获得了广泛的报道。讨论较少的是人体抵达后会发生什么。一项关于低重力环境中肌肉损失的新研究表明，火星的重力约为地球的38%，可能无法为人类肌肉骨骼系统提供足够的机械负荷，以防止会显著降低任何长期殖民地居民健康和能力的逐行肌肉萎缩。

这项研究建立在多年来来自国际空间站的数据基础上，在微重力环境中的宇航员尽管进行了广泛的日常运动对抗措施，但仍经历了戏剧性的肌肉和骨质流失率。新研究解决的问题是，部分重力——如火星的0.38g——是否提供足够的刺激来维持多年居住期间的肌肉质量，或者它是否进入一个危险区域，即使在经常运动的人中也允许逐渐但不可逆转的恶化。

重力如何维持肌肉

肌肉质量不是固定的生物常数，而是由蛋白质合成和蛋白质分解之间的平衡持续调节的动态量。身体通过不断感知机械负荷——肌肉抵抗重力时产生的力——并相应地调整蛋白质合成速率来维持肌肉。在引力负荷缺失或减少的环境中，维持肌肉质量的刺激减少，身体通过减少蛋白质合成和增加分解来响应：这一过程称为废用性萎缩。

在地球上，仅仅站立和行走就能通过持续的重力负荷维持大多数肌肉质量。在太空中，这种负荷消失，国际空间站上的宇航员——即使进行两小时的剧烈日常运动——也会损失大量肌肉质量和骨密度。NASA的长期太空飞行数据表明，返回地球后，部分损失是可以恢复的，但对于非常长的任务，恢复很慢且不完全。

火星重力问题

火星重力不是零——它是3.7 m/s²，相比之下地球是9.8 m/s²，国际空间站基本上是零。0.38g是否提供有意义的肌肉保存刺激是新研究解决的核心问题。令人担忧的是，0.38g可能足以让人感觉像是在行走，但可能不足以提供身体在数年内维持完整肌肉质量所需的机械负荷信号。

该研究的发现表明，肌肉维持的最小有效重力刺激高于0.38g，这意味着火星居民即使定期运动，也可能经历持续的逐渐肌肉萎缩。速率将比在完全微重力中更慢，但在多年的居住期间，累积损失可能是实质性的——降低身体能力、增加受伤风险，并使任何需要持续身体努力的紧急情况复杂化。

对殖民计划的影响

这些发现对乐观的殖民时间表增加了重要的警告。SpaceX的火星殖民计划设想定居者永久居住在表面，基本上放弃了返回地球的想法。如果火星重力不足以支持长期肌肉健康，永久定居者将面临一个渐进的健康轨迹，目前没有医学干预措施能够完全抵消。

潜在的解决方案包括人工重力栖息地——使用离心力模拟更高重力的旋转结构——但在火星上建造这样的结构引入了巨大的工程复杂性和成本。减少肌肉蛋白质分解的药物干预正在研究中，但还不足以充分补偿重力刺激剥夺。专门为部分重力条件设计的增强运动协议可以缓解但可能不会完全消除问题。

骨骼和心血管维度

肌肉损失不会孤立地发生。在减少的重力负荷下，骨密度与肌肉质量并行下降，增加骨折风险。心血管健康因心脏适应在低重力环境中泵血而恶化。流体重新分布——血液和脑脊液在减少重力中向头部移动——可能导致一些国际空间站宇航员观察到的视觉问题。

累积的图景是一个身体逐渐适应它进化所不适应的环境，适应过程本身造成损害。了解这些变化在多年或数十年时间尺度上的全面范围需要无法从最多六个月到一年的国际空间站任务中获得的数据——数据只能来自对月球或火星环境的延长任务。

这对任务规划意味着什么

这项研究并没有使火星殖民不可能，但它确实阐明了在0.38g中生活的生理挑战至少与到达那里的工程挑战一样艰巨。未来的火星任务规划需要将在0.38g中生活的生理学视为一阶设计约束——影响栖息地设计、日常活动要求、医疗规定和对长期定居者所签署内容的诚实评估。

本文基于Gizmodo的报道。阅读原文。