Słyszy się epickie opowieści o ludziach, którzy przeżyli kule w mózg, dziesięciopiętrowe spadki z wysokości lub miesiące na morzu. Ale jeśli umieścimy człowieka gdziekolwiek w znanym wszechświecie, z wyjątkiem cienkiej powłoki przestrzeni, która rozciąga się kilka mil powyżej lub poniżej poziomu morza na Ziemi, zginiemy w ciągu kilku minut. Tak silne i odporne, jak wydaje się ludzkie ciało w niektórych sytuacjach, rozważane w kontekście kosmosu jako całości, jest niepokojąco kruche.

Wiele z granic, w których typowy człowiek może przetrwać, zostało w pełni ustalonych; dobrze znana „reguła trójki” dyktuje, jak długo możemy zrezygnować z powietrza, wody i jedzenia (w przybliżeniu trzy minuty, trzy dni i trzy tygodnie, odpowiednio). Inne ograniczenia są bardziej spekulatywne, ponieważ ludzie rzadko, jeśli w ogóle, je testowali. Na przykład, jak długo można nie spać, zanim się umrze? Na jak dużą wysokość możesz się wspiąć, zanim się udusisz? Jak duże przyspieszenie może wytrzymać twoje ciało, zanim się rozpadnie?

Doświadczenia na przestrzeni dekad – niektóre celowe, inne przypadkowe – pomogły ustalić domenę, w której dosłownie żyjemy.

Jak długo możemy nie spać?

Piloci Sił Powietrznych byli znani z tego, że po trzech lub czterech dniach pozbawienia snu stawali się tak deliryczni, że rozbijali swoje samoloty (po zaśnięciu). Nawet jedna całonocna noc upośledza zdolność prowadzenia pojazdu w takim samym stopniu jak bycie pijanym. Absolutnie najdłuższy czas, w którym ktokolwiek dobrowolnie czuwał przed zaśnięciem, to 264 godziny (około 11 dni) – rekord ustanowiony przez 17-letniego Randy’ego Gardnera w ramach projektu naukowego w 1965 roku. Zanim zasnął w 11 dniu, był w zasadzie warzywem z otwartymi oczami.

Ale w którym momencie by umarł?

W czerwcu, 26-letni Chińczyk podobno zmarł 11 dni do bezsennej próby oglądania każdej gry Pucharu Europy. Jednak przez cały ten czas pił alkohol i palił papierosy, co utrudniało ustalenie przyczyny śmierci. Żaden człowiek nigdy nie umarł definitywnie z powodu braku snu sam, a z oczywistych powodów etycznych naukowcy nie mogą znaleźć punktu krytycznego w laboratorium.

Zrobili to ze szczurami, jednak. W 1999 roku badacze snu na Uniwersytecie w Chicago umieścili szczury na obracającym się dysku umieszczonym nad basenem z wodą i stale nagrywali fale mózgowe szczurów za pomocą programu komputerowego, który mógł rozpoznać początek snu. Kiedy szczury zasypiały, dysk był nagle obracany, aby je obudzić, uderzając nimi o ścianę i grożąc wrzuceniem ich do wody. Szczury konsekwentnie umierały po dwóch tygodniach tej niedoli. Przed śmiercią gryzonie wykazywały objawy hipermetabolizmu, stanu, w którym spoczynkowe tempo metabolizmu organizmu przyspiesza tak bardzo, że spala on nadmierną ilość kalorii nawet podczas całkowitego bezruchu. Hipermetabolizm został powiązany z brakiem snu.

Ile promieniowania możemy wchłonąć?

Promieniowanie stanowi długoterminowe zagrożenie, ponieważ mutuje DNA, przepisując kod genetyczny w sposób, który może prowadzić do rakowego wzrostu komórek. Ale ile promieniowania spowoduje natychmiastową śmierć? Według Petera Caracappa, inżyniera jądrowego i specjalisty ds. bezpieczeństwa radiacyjnego z Rensselaer Polytechnic Institute, 5 i 6 Sievertów (Sv) w ciągu kilku minut zniszczy zbyt wiele komórek, aby organizm mógł je naprawić na raz. „Im dłuższy okres czasu, w którym dawka jest gromadzona, tym wyższy będzie ten zakres, ponieważ ciało pracuje, aby naprawić się w tym czasie, jak również,” Caracappa powiedział Life’s Little Mysteries.

Jako punkt porównania, niektórzy pracownicy japońskiej elektrowni jądrowej Fukushima wchłonął 0,4 do 1 Sv promieniowania na godzinę podczas zmagania się z katastrofą jądrową w marcu ubiegłego roku. Chociaż przeżyli w krótkim okresie, ich ryzyko raka życia wzrosła, naukowcy said.

Nawet jeśli jeden steruje jasne z katastrof jądrowych i eksplozji supernowych, naturalne promieniowanie tła wszyscy doświadczamy na Ziemi (ze źródeł takich jak uran w glebie, promieni kosmicznych i urządzeń medycznych) zwiększa nasze szanse na rozwój raka w danym roku przez 0,025 procent, Caracappa powiedział. To wyznacza dziwaczną górną granicę długości ludzkiego życia.

„Przeciętna osoba … otrzymująca średnią dawkę promieniowania tła każdego roku przez 4000 lat, przy braku wszelkich innych wpływów, miałaby racjonalną pewność, że zachoruje na raka spowodowanego promieniowaniem”, powiedział Caracappa. W skrócie, nawet jeśli w końcu uda nam się wyeliminować wszystkie choroby i wyłączyć genetyczne polecenia, które każą naszym ciałom się starzeć, trudno: nigdy nie będziemy żyć dłużej niż 4,000 lat.

Jak bardzo możemy przyspieszyć?

Klatka żebrowa chroni nasze serce przed mocnym uderzeniem, ale jest to słabe zabezpieczenie przed rodzajami wstrząsów, które technologia umożliwiła dzisiaj. Jak duże przyspieszenie mogą znieść nasze organy?

Naukowcy z NASA i wojska poczynili postępy w odpowiedzi na to pytanie dla celów bezpiecznego projektowania statków kosmicznych i samolotów. (Nie chcesz przecież, aby astronauci stracili przytomność podczas startu). Przyspieszenie boczne – szarpanie na boki – ma negatywny wpływ na nasze wnętrze z powodu asymetrii sił. Według niedawnego artykułu w Popular Science, 14 Gs przyspieszenia bocznego może oderwać twoje narządy od siebie. Z kolei ruch od głowy do stóp sprawia, że cała krew napływa do stóp. Od 4 do 8 Gs przyspieszenia wzdłużnego może Cię znokautować. (Siła 1 G to normalna siła grawitacji, którą odczuwamy tu na ziemi, podczas gdy 14 G równa się sile przyciągania planety 14 razy bardziej masywnej.)

Przyspieszenie do przodu lub do tyłu wydaje się być najłatwiejsze dla ciała, ponieważ pozwala głowie i sercu przyspieszać razem. Wojskowe eksperymenty w latach 40-tych i 50-tych z „ludzkim spowalniaczem”, zasadniczo saniami rakietowymi, które mknęły tam i z powrotem przez bazę Edwards Air Force w Kalifornii, sugerują, że możemy zwolnić w tempie 45 Gs, lub odpowiednik grawitacji 45 Ziem, i nadal żyć, by o tym mówić. W tym tempie zwalniasz z 630 mil na godzinę do 0 mil na godzinę w ułamku sekundy na przestrzeni kilkuset stóp. Prawdopodobnie zamieniamy się w worek części zamiennych przy około 50 Gs, szacują naukowcy.

Jakie zmiany środowiskowe możemy znieść?

Jednostki różnią się znacznie w tym, jak dobrze tolerują odstępstwa od normalnych warunków atmosferycznych, czy są to zmiany temperatury, ciśnienia lub zawartości tlenu w powietrzu. Granice przetrwania zależą również od tego, jak powoli zmiany środowiskowe zachodzą, ponieważ organizm może stopniowo dostosowywać zużycie tlenu i metabolizm w odpowiedzi na warunki zewnętrzne. Ale niektóre przybliżone szacunki naszych punktów przerwania można zrobić.

Większość ludzi będzie cierpieć na hipertermię po 10 minutach w bardzo wilgotnym, 140 stopni Fahrenheita (60 stopni Celsjusza) ciepła. Śmierć z powodu zimna jest trudniejsza do określenia. Osoba zwykle umiera, gdy temperatura ciała spadnie do 70 stopni F (21 stopni C), ale jak długo to trwa zależy od tego, jak „przyzwyczajona do zimna” jest osoba, i czy tajemnicza, utajona forma hibernacji ustawia się, co było znane, aby się zdarzyć.

Granice przetrwania są lepiej ustalone dla długoterminowego komfortu. Według raportu NASA z 1958 roku, ludzie mogą żyć w nieskończoność w środowiskach, które wahają się między około 40 stopni F i 95 stopni F (4 i 35 stopni C), jeśli ta ostatnia temperatura występuje przy nie więcej niż 50 procent wilgotności względnej. Maksymalna temperatura wzrasta, gdy jest mniej wilgotno, ponieważ mniejsza zawartość wody w powietrzu sprawia, że łatwiej jest się pocić, a tym samym utrzymać chłód.

As attested to by any sci-fi movie in which an astronaut’s helmet pops off outside the spacecraft, we don’t fare too well with abnormal oxygen or pressure levels. Przy ciśnieniu atmosferycznym, powietrze zawiera 21 procent tlenu. Umieramy z powodu niedotlenienia, gdy jego stężenie spada poniżej 11 procent. Zbyt dużo tlenu również zabija, stopniowo powodując zapalenie płuc w ciągu kilku dni.

Mijamy, gdy ciśnienie spada poniżej 57 procent ciśnienia atmosferycznego – odpowiednik tego na wysokości 15 000 stóp (4 572 metrów). Alpiniści mogą pchać się wyżej, ponieważ stopniowo aklimatyzują swoje ciała do spadku tlenu, ale nikt nie przeżyje długo bez zbiornika z tlenem powyżej 26 000 stóp (7925 m).

To około 5 mil (8 kilometrów) w górę. Krawędź znanego wszechświata leży jakieś 46 miliardów lat świetlnych dalej.

Poznaj Natalie Wolchover na Twitterze @nattyover lub Life’s Little Mysteries @llmysteries. Jesteśmy również na Facebooku & Google+.

.