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月亮上沒水、沒電、沒空氣，但不久的將來可能就會有了。
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虛構的孿生兄弟，解說了愛因斯坦相對論，現在的兩位孿生兄弟，
對今後太空旅行提供貢獻。Photo by Pixabay
再老不過的故事了，一個人被一朵祥雲接上天去，在天庭遊歷了一天，回到家裡一看竟然過了一年。換成現代的故事，一對孿生兄弟，哥哥坐進太空船遨遊星際，不亦樂乎的飛了一個月回來，看他弟弟怎麼變成一個老頭？這對孿生兄弟自然是虛構的，卻為我們解說了愛因斯坦的「狹義相對論」，運動與靜止對時間有不同的觀測，運動的人越快，相對於靜止觀測者的時間越慢，想哥哥的太空船必然非常的快，讓自己的時間變慢，害得在家的弟弟變老。
在現實的世界，有一對孿生兄弟，同為美國太空總署 NASA 的太空人，Scott 與 Mark Kelly，兄弟兩人都多次出勤太空任務，四年前退休，Mark 這次選上亞利桑那州的聯邦參議員。太空人每次出任務回來，都要做詳細的身體檢查，瞭解太空的環境對人體的影響，這兩位兄弟正好用上了，Scott 在國際太空站一年，回來之後與在地面的 Mark 身體檢查對照，成為 NASA 的「孿生研究」。
Scott 與 Mark 是同卵雙胞胎，也就是兩人有相同的 DNA，而且 Scott 是在太空站時間最長的美國人，這就說明研究的珍貴意義了。孿生研究先是確認了已知的太空飛行對身體的變化，像是長時間在微重力與輻射線之下，免疫系統的受創，眼睛形狀的改變，以及肌肉與骨質的流失。但在 Scott 的身體更發現了新的狀況，包括腸道菌群的改變，認知能力下降，特定基因的變化，以及染色體在結構上變化。
專家們認為這是人體的分子狀態，對太空飛行反應的第一張草圖，必須要把圖填滿，於是引發進一步的研究，以孿生研究為基礎，用細胞剖析與基因排序等新技術重新分析，並與其餘太空人比較。研究結果日前公布，發表了一系列 19 項研究，引用 56 位太空人的資料，成為最大一次的類似研究。研究結果，歸納成太空飛行的人體六種生理變化。
1. 氧化壓力 (oxidative stress)
2. DNA 損傷 (DNA damage)
3. 線粒體障礙 (mitochondria dysfunction)
4. 基因調控改變 (gene regulation change)
5. 端粒長度變換 (telomeres length alteration)
6. 腸道菌群的改變 (gut microbiome change)
這六種的身體變化之中，線粒體特別引起科學家的注意，因為線粒體為細胞活動提供化學能量，有細胞發電機之稱，發電機故障了，勢必影響整個房屋的供電。研究人員認為太空人的一些症狀，像免疫功能下降，晝夜調節的混淆，甚至身體器官的併發症，都可能因為線粒體障礙。
端粒長度的變換是另一重點，端粒是細胞染色體的末端，隨年齡變短，但發現 Scott 在太空站一年（實際是 340 天）端粒反而變長，雖然回地球一段時間之後恢復變短，學者們卻找不到變長的根據。隨後的研究發現又有 10 位太空人也有類似現象，最後另一位學者提出與登山有關，攀登珠穆朗瑪峰的人也有端粒變長的例子，這就解釋了與太空人同樣產生氧化壓力所致。
上面說的過於科學專業，我們多不是專家，僅能覽其概念，也由此可知進入太空就像走進另一個座標象限，身心都經歷前所未有的改變。像太空的輻射，微重力甚至零重力，狹小空間與孤獨感，封閉的環境，遠離地球的不安等等，都是太空飛行中的障礙，影響了我們多重的生理機能。為今後月球、火星、乃至更遠的旅程，科學家們會繼續研究，發掘足以影響旅途安全的細枝末節，讓太空醫學益為成熟。
Scott 回到地球之後，與 Mark 一起參加了一個會議，Mark 向人抱怨的說，Scott 繞著地球飛了一年，讓他變老了。老了幾歲？當然還不能用歲，有人計算過，Mark 比 Scott 老了 5 毫秒，千分之 5 秒。感謝愛因斯坦！
參考：Fundamental Biological Features
of Spaceflight: Advancing the Field
to Enable Deep-Space Exploration
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