宇宙輻射讓《驚奇4超人》成為超級英雄──這在現實中真的有可能發生嗎？

正在院線熱映的漫威電影《驚奇4超人：第一步》（The Fantastic Four: First Steps）中，四位主角因曝露在能改變 DNA 基本結構的宇宙輻射下而獲得超能力。雖然這些高速粒子在現實中並不會賦予你超能力，但它們確實能穿透人體。

在高劑量下，宇宙射線會破壞DNA分子並損害生物組織。長時間暴露於宇宙輻射下，可能會增加罹患癌症、白內障以及生殖問題的風險，也可能妨礙腦部產生新細胞的神經新生過程。

不過，人類究竟會曝露在多少宇宙輻射之下，以及它對健康的影響，取決於所在的高度與防護措施。以下是你需要知道的重點。

在地球上，宇宙輻射對你的影響

在地球上，我們擁有可以抵擋宇宙輻射的天然防禦系統，保護地球上的生命：那就是地球的大氣層和磁場。大氣層吸收了大部分來自宇宙輻射的能量，僅有極少部分能到達地表；而由地球核心電流產生的磁場，則能阻擋大部分有害的太空輻射。

宇宙射線抵達地球表面後，會在氣泡室中留下蒸氣軌跡，科學家便能據此進行記錄。上圖為1960年7月「氣泡室924」的觀測影像。Photograph by Science Source/Science Photo Library

阿波羅任務的太空人從月球返回後，人們在他們的頭盔上發現因宇宙射線撞擊而留下的小凹痕。上圖為矽膠製的測試用頭盔複製品的放大檢視。Photograph by NYPL/Science Source/Science Photo Library

平均而言，地表上的人每年會接受到約 3 毫西弗（millisieverts）的輻射劑量。西弗（sievert）常以毫西弗（millisievert）表示，是用來測量輻射對人體影響的單位。然而，海拔高度會影響輻射曝露量。阿特里指出：「隨著高度上升，大氣層厚度減少，就會暴露在更多的輻射之中。」

海拔愈高，大氣層對宇宙粒子的防護程度就愈少。位於高海拔的地區，比如像有「一英里高城」（The Mile High City）之稱的丹佛（Denver），其宇宙輻射劑量就略高於邁阿密（Miami）這樣的海平面城市。

飛行時，宇宙輻射對你的影響

當我們乘坐飛機抵達更高的高度時，也就更接近來自太空的高能粒子。

雖然搭乘飛機的乘客確實會接觸到較高劑量的宇宙輻射，但一次航班的暴露輻射量微乎其微。例如，搭乘一次往返美國東西岸班機所接受到的輻射量，大約相當於一次胸部 X 光檢查。

然而，飛行員、空服員和經常搭乘飛機的旅客，因為待在高空中的時間較長，累積曝露量會更高。

哈佛大學的一項研究指出，宇宙輻射曝露會加劇機組員的職業健康問題，並增加與工作相關的罹癌風險。其他研究則發現，航空人員的輻射曝露量通常比核能設施的工作人員還高。

阿特里補充：「不過，這劑量還不足以造成太大傷害，因為你仍在地球磁場的範圍之內，也還受到大氣層的保護。」

離開地球後，宇宙輻射對你的影響

前往太空冒險的人類一旦離開能夠保護我們的地球大氣層，將面臨極高的輻射曝露，持續受到高能粒子的轟擊。

國際太空站（International Space Station，簡稱 ISS）繞行地球的高度約為 400 公里，駐站太空人所承受的輻射量遠高於位於地球表面的人類。太空人光是在太空站停留短短一週，所曝露的宇宙輻射量就相當於一般人在地球海平面上一整年所接收到的劑量。

前往宇宙更深處，執行月球、火星或其他深空任務的太空人，無論在航程中或抵達目的地後，都會曝露在更多的宇宙射線之中。因此，許多太空機構為太空人設定了職涯總輻射劑量上限，來限制太空人能夠接受的輻射總量。

「好奇號」（Curiosity）火星探測車在 253 天的火星旅途中，所搭載的儀器顯示一名太空人僅僅是在往返火星的過程中，就會累積約 0.66 西弗的輻射劑量──相當於 660 次的胸腔 X 光。而地球的大氣層能保護我們免受大部分宇宙輻射的轟擊，但火星稀薄的大氣層厚度僅為地球的百分之一，因此大量輻射得以穿透抵達火星表面。

科學家根據好奇號的數據推算，在火星表面執行 500 天任務，總曝露量約為 1 西弗──大約是太空人在國際太空站執行六個月任務時的 10 倍。

研究人員已提出多種太空船設計方案，利用水、富氫材料或行星物質作為防護層，以吸收宇宙輻射的方式，讓太空旅程更為安全。

「幻影軀幹」（Phantom Torso）是一種內部裝設數百個輻射監測裝置的人體模型，能讓研究人員計算太空旅行期間穿透內臟的輻射劑量。上圖所示即為其中一個模型。Photograph by MSFC/NASA

太空衣雖能提供部分防護，但在低太陽活動期安排艙外作業，才是減少宇宙輻射曝露的最佳方法。Photograph by JSC/NASA

目前也有科學家著手研究庇護所的設計，讓太空人抵達目的地後，能將棲所掩埋或加裝防護層，以降低輻射曝露。阿特里表示：「當你身處火星表面時，可以利用當地的土壤建造居住設施，也可以在地下打造具備天然屏蔽效果的空間。基本上，這樣就能隔絕最具破壞性的輻射成分。」

宇宙輻射是星際旅行所面臨的一大挑戰，醫學專家也在研究減輕宇宙輻射對人體影響的藥物。阿特里表示：「這是一個高度跨領域的研究範疇，醫療專業人員、物理學家、工程師、心理學家──每個人都要參與。」

儘管我們對這些神秘帶電粒子的認識日益加深，阿特里仍認為，要真正保護人類在宇宙深處探索時的安全，還需要更多數據來深入了解應對之道。

除非你近期有太空旅行的計畫，否則大可放心──宇宙輻射既不會對你的身體健康造成明顯的危害，也不會讓你擁有超能力。

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