Kuulee eeppisiä kertomuksia ihmisistä, jotka ovat selvinneet aivoihin osuneista luodeista, 10-kerroksisista vapaapudotuksista tai kuukausista merihädässä. Mutta jos ihminen laitetaan minne tahansa tunnettuun maailmankaikkeuteen lukuun ottamatta sitä ohutta avaruuden kuorta, joka ulottuu pari kilometriä merenpinnan ylä- tai alapuolelle maapallolla, hän menehtyy muutamassa minuutissa. Niin vahvalta ja kestävältä kuin ihmiskeho joissakin tilanteissa tuntuukin, se on koko maailmankaikkeuden kannalta katsottuna huolestuttavan hauras.

Monet rajat, joiden sisällä tavallinen ihminen voi selviytyä, ovat täysin selvillä; tunnettu ”kolmossääntö” määrää, kuinka kauan voimme olla ilman ilmaa, vettä ja ruokaa (noin kolme minuuttia, kolme päivää ja kolme viikkoa vastaavasti). Muut rajat ovat spekulatiivisempia, koska ihmiset ovat harvoin, jos koskaan, testanneet niitä. Kuinka kauan voi esimerkiksi pysyä hereillä ennen kuin kuolee? Kuinka korkealle voi kiivetä ennen tukehtumista? Kuinka paljon kiihtyvyyttä keho kestää, ennen kuin se repeää kappaleiksi?

Kokeilut vuosikymmenten aikana – toiset tarkoituksellisesti, toiset vahingossa – ovat auttaneet määrittelemään sen alueen, jolla kirjaimellisesti elämme.

Kuinka kauan voimme pysyä hereillä?

Lentovoimien lentäjien tiedetään tulleen niin houraileviksi kolmen tai neljän vuorokauden mittaisen univajeen jälkeen, että he syöksyvät maahan lentokoneillaan (nukahdettuaan nukkuessaan pois unesta). Yksikin yöuni heikentää ajokykyä yhtä paljon kuin humalassa oleminen. Ehdottomasti pisin aika, jonka joku on vapaaehtoisesti pysynyt hereillä ennen nukahtamista, on 264 tuntia (noin 11 päivää) – ennätyksen teki 17-vuotias Randy Gardner lukion tiedemessuprojektia varten vuonna 1965. Ennen kuin hän nukahti 11. päivänä, hän oli käytännössä vihannes silmät auki.

Mutta missä vaiheessa hän olisi kuollut?

Kesäkuussa 26-vuotiaan kiinalaismiehen kerrottiin kuolleen 11 päivän kuluttua unettomasta yrityksestä katsoa kaikki EM-kisojen ottelut. Hän kuitenkin joi myös alkoholia ja tupakoi koko ajan, mikä vaikeuttaa kuolinsyyn selvittämistä. Yksikään ihminen ei ole koskaan lopullisesti kuollut pelkkään unenpuutteeseen, eivätkä tutkijat ilmeisistä eettisistä syistä löydä murtumispistettä laboratoriossa.

He ovat kuitenkin tehneet sen rotilla. Vuonna 1999 Chicagon yliopiston unitutkijat laittoivat rotat pyörivälle levylle, joka oli sijoitettu vesialtaan yläpuolelle, ja nauhoittivat rottien aivoaaltoja jatkuvasti tietokoneohjelmalla, joka pystyi tunnistamaan unen alkamisen. Kun rotat nukahtivat, levyä pyöritettiin yhtäkkiä, jotta ne pysyisivät hereillä törmäämällä seinään ja uhaten pudottaa ne veteen. Rotat kuolivat johdonmukaisesti kahden viikon kärsimyksen jälkeen. Ennen kuolemaansa jyrsijät osoittivat oireita hypermetaboliasta, tilasta, jossa elimistön lepoaineenvaihdunta kiihtyy niin paljon, että se polttaa liikaa kaloreita jopa täysin liikkumatta ollessaan. Hypermetabolia on yhdistetty unen puutteeseen.

Minkä verran säteilyä voimme absorboida?

Säteily aiheuttaa pitkäaikaisen vaaran, koska se mutatoi DNA:ta ja kirjoittaa geneettisen koodin uudelleen tavoilla, jotka voivat johtaa solujen syöpäkasvuun. Mutta kuinka paljon säteilyä iskee heti kuoliaaksi? Rensselaer Polytechnic Institutessa työskentelevän ydinvoimainsinöörin ja säteilyturvallisuusasiantuntijan Peter Caracappan mukaan 5 ja 6 Sievertin (Sv) säteily muutamassa minuutissa pilkkoo liikaa soluja, joita elimistösi ei pysty korjaamaan kerralla. ”Mitä pidemmäksi ajaksi annos kertyy, sitä korkeampi tuo vaihteluväli on, koska elimistö pyrkii korjaamaan itseään myös tuona aikana”, Caracappa kertoi Life’s Little Mysteries -ohjelmassa.

Vertauksena mainittakoon, että eräät japanilaisen Fukushiman ydinvoimalan työntekijät saivat säteilyä 0,4-1 Sv:n tuntimäärän tunnissa, kun he joutuivat kamppailemaan ydinvoimalaitoksen katastrofista viime maaliskuussa. Vaikka he selvisivät lyhyellä aikavälillä, heidän elinaikainen syöpäriskinsä kasvoi, tutkijat ovat todenneet.

Sitäkin huolimatta, että välttyy ydinkatastrofeilta ja supernovaräjähdyksiltä, luonnollinen taustasäteily, jota me kaikki koemme maapallolla (lähteistä, kuten maaperässä olevasta uraanista, kosmisesta säteilystä ja lääkinnällisistä laitteista), kasvattaa mahdollisuuksiamme sairastua syöpään tiettynä vuonna 0,025 prosenttia, Caracappa sanoi. Tämä asettaa oudon ylärajan ihmisen eliniälle.

”Keskiverto ihminen … joka saa keskimääräisen taustasäteilyannoksen joka vuosi 4000 vuoden ajan, ilman kaikkia muita vaikutteita, olisi kohtuullisen varma sairastumisesta säteilyn aiheuttamaan syöpään”, Caracappa sanoi. Lyhyesti sanottuna, vaikka lopulta onnistuisimmekin hävittämään kaikki sairaudet ja kytkemään pois päältä geneettiset käskyt, jotka käskevät kehoamme vanhenemaan, huono tuuri: emme koskaan elä yli 4 000-vuotiaiksi.

Kuinka paljon voimme kiihdyttää?

Rintakehä suojaa sydäntämme kovalta iskulta, mutta se on hatara turva sellaista tönäisyä vastaan, jonka teknologia on nykyään tehnyt mahdolliseksi. Kuinka paljon kiihtyvyyttä elimistömme voivat sietää?

NASA:n ja armeijan tutkijat ovat edistyneet tämän kysymyksen ratkaisemisessa turvallisten avaruusalusten ja lentokoneiden suunnittelua varten. (Astronauttien ei haluta menevän tajuttomiksi lentoonlähdön aikana.) Sivuttaiskiihtyvyys – nykäisy sivulle – tekee sisuskaluillemme pahaa voimien epäsymmetrisyyden vuoksi. Popular Science -lehdessä hiljattain julkaistun artikkelin mukaan 14 G:n sivuttaiskiihtyvyys voi repiä elimet irti toisistaan. Päästä jalkoihin -liike puolestaan syöksyttää kaiken veren jalkoihin. 4-8 G:n pituussuuntainen kiihtyvyys lyö sinut tajuttomaksi. (1 G:n voima on normaali painovoima, jonka tunnemme täällä maan pinnalla, kun taas 14 G:tä vastaa 14 kertaa massiivisemman planeetan vetovoimaa.)

Eteenpäin tai taaksepäin suuntautuva kiihtyvyys näyttää menevän keholle helpoimmin, koska ne antavat pään ja sydämen kiihtyä yhdessä. Sotilaskokeet 1940- ja 1950-luvuilla ”ihmisen hidastimella”, joka oli pohjimmiltaan rakettikelkka, joka kiidätti edestakaisin Kaliforniassa sijaitsevan Edwardsin ilmavoimien tukikohdan poikki, viittaavat siihen, että voimme hidastaa vauhtia 45 G:n vauhdilla eli 45 maapallon painovoiman voimakkuutta vastaavalla vauhdilla, ja voimme yhä elää puhuaksemme siitä. Tuolla nopeudella hidastuminen nopeudesta 630 mailia tunnissa nopeuteen 0 mailia tunnissa tapahtuu sekunnin murto-osissa muutaman sadan metrin matkalla. Tutkijat arvioivat, että noin 50 G:n painovoimassa muutumme luultavasti pussiksi varaosia.

Mitä ympäristömuutoksia kestämme?

Yksilöiden välillä on suuria eroja siinä, miten hyvin ne sietävät poikkeamia normaaleista ilmakehän olosuhteista, olivatpa nämä sitten lämpötilan, paineen tai ilman happipitoisuuden muutoksia. Selviytymisen rajat riippuvat myös siitä, kuinka hitaasti ympäristömuutokset alkavat, koska elimistö voi vähitellen säätää hapenkulutustaan ja aineenvaihduntaansa vastauksena ulkoisiin olosuhteisiin. Joitakin karkeita arvioita murtumispisteistämme voidaan kuitenkin tehdä.

Vähemmistö ihmisistä kärsii hypertermiasta 10 minuutin kuluttua erittäin kosteassa, 140 celsiusasteen (60 celsiusasteen) helteessä. Kylmäkuolemaa on vaikeampi rajata. Ihminen menehtyy yleensä, kun hänen ruumiinlämpönsä laskee 21 celsiusasteeseen (70 F), mutta se, kuinka kauan tämä kestää, riippuu siitä, kuinka ”tottunut” ihminen on kylmään, ja siitä, alkaako salaperäinen, piilevä horrostilan muoto, jota on tiedetty tapahtuvan.

Selviytymisen rajat ovat paremmin määriteltävissä pitkäaikaisen viihtyvyyden osalta. Vuonna 1958 laaditun NASA:n raportin mukaan ihmiset voivat elää loputtomiin ympäristöissä, jotka vaihtelevat noin 4 ja 35 celsiusasteen välillä, jos jälkimmäinen lämpötila esiintyy korkeintaan 50 prosentin suhteellisessa kosteudessa. Maksimilämpötila työntyy ylöspäin, kun ilmankosteus on alhaisempi, koska ilman alhaisempi vesipitoisuus helpottaa hikoilua ja siten viileänä pysymistä.

Kuten todistaa mikä tahansa scifi-elokuva, jossa astronautin kypärä putoaa pois avaruusaluksen ulkopuolella, emme pärjää kovin hyvin epänormaaleilla happi- tai painetasoilla. Ilmakehän paineessa ilmassa on 21 prosenttia happea. Kuolemme hapenpuutteeseen, kun pitoisuus laskee alle 11 prosentin. Liian suuri happipitoisuus tappaa myös aiheuttamalla vähitellen keuhkotulehduksen muutaman päivän kuluessa.

Me pyörrytämme tajuntamme, kun paine laskee alle 57 prosenttiin ilmakehän paineesta – mikä vastaa sitä, mitä on 15 000 jalan (4 572 metrin) korkeudessa. Kiipeilijät voivat ponnistaa korkeammalle, koska he totuttavat kehonsa vähitellen hapen vähenemiseen, mutta kukaan ei selviä pitkään ilman happisäiliötä yli 7925 metrin korkeudessa.

Se on noin kahdeksan kilometrin korkeudessa. Tunnetun maailmankaikkeuden reuna on noin 46 miljardia valovuotta kauempana.

Seuraa Natalie Wolchoveria Twitterissä @nattyover tai Life’s Little Mysteries @llmysteries. Olemme myös Facebookissa & Google+.