Pergunte a Ethan #77: Humanos no vácuo do espaço
Crédito da imagem: Rammstein, 1995. Desculpe, não resisti!
Você vai explodir, congelar ou ferver? Conselhos sobre como maximizar sua vida.
Um vácuo é muito melhor do que algumas das coisas com as quais a natureza o substitui. – Tennessee Williams
Há muitas coisas que damos como garantidas aqui na Terra, e uma delas é a nossa atmosfera. Não só nos fornece o oxigênio que nossos corpos precisam para sobreviver, mas se estende para cima por cerca de 100 km (62 milhas), todos puxados para baixo pela gravidade da Terra, fornecendo 100.000 Pascals (15,2 libras por polegada quadrada) de pressão em todos os lugares em nossos corpos. Além disso, também troca calor conosco, por meio de números astronômicos de colisões entre as moléculas do ar e as moléculas do nosso corpo.
Crédito da imagem: James Imamura da Universidade de Oregon, via http://hendrix2.uoregon.edu/~imamura/102/section2/chapter13.html .
Então, o que aconteceria se tirássemos tudo isso? Esta semana, eu recebi uma enorme quantidade de seu perguntas e sugestões , mas um se destacou, de Kerrie Pinkney, que quer saber:
[Você vai explodir se exposto ao vácuo do espaço? Eu desci a água ferve no vácuo e depois congela a estrada, outros descem e experimentam em um cachorro e sobrevivem. O filme Gravidade mostra o amigo levantando o capacete e congelando instantaneamente então... como funciona, Ethan?
Há muitas possibilidades aqui, todas com boas razões de apoio.
Crédito da imagem: Adult Swim.
Talvez você exploda, como Richard Branson faz quando Mike Tyson remove seu capacete no episódio de Mike Tyson Mysteries Campeão Peso Pesado da Lua . A lógica é semelhante à intuição de Kerrie: que com a incrível queda de pressão, sabemos que a água no espaço vai ferver primeiro (e depois congelar), e talvez o fato de seu corpo ter cerca de 70% de água leve a uma morte explosiva.
Crédito da imagem: A morte de Cohaagen no filme de Paul Verhoeven de 1990, Total Recall. Criado com imgflip.com.
Há também o Recall total opção: talvez a queda de pressão fora do seu corpo - combinada com a normal pressão dentro do seu corpo – faria com que suas entranhas fossem empurradas para fora?
Crédito das imagens: Gravity (2013), esquerda; Missão a Marte (2000), à direita.
Ou talvez, como no citado Gravidade ou Missão a Marte , você simplesmente congelaria instantaneamente, pois o vácuo do espaço simplesmente faria com que suas camadas externas congelassem, à medida que o gelo penetrasse em você até o seu núcleo?
Talvez, ainda, houvesse outras opções físicas em jogo, aquelas que não foram devidamente abordadas nos tratamentos populares? A exposição ao vácuo do espaço – particularmente uma rápida transição de um ambiente de pressão normal para um vácuo quase total – seria muito, muito diferente do que normalmente experimentamos aqui na Terra. Vamos descobrir o que a ciência diz!
Crédito da imagem: Arsanatomica, da inflação e deflação dos pulmões do gato.
A primeira coisa que quero que você considere são seus pulmões semelhantes a balões e uma das leis mais simples que você aprende em química: Lei de Boyle . A lei de Boyle diz que, sendo a maioria das outras coisas (como temperatura e massa) iguais, se você diminuir a pressão de um sistema, seu volume aumentará. Se você reduzi-lo por um fator de dois, o volume dobra; se você reduzi-lo por um fator de dez, o volume aumenta dez vezes.
Então, se você tem ar em seus pulmões e diminui a pressão externa por um fator de, oh, digamos trilhões , o volume de seus pulmões vai tentar aumentar por um fator de trilhões. Isto é mau! Se você fez a transição de um ambiente de pressão normal para um vácuo (quase) total em menos de cerca de 0,5 segundos , não haveria tempo suficiente para que o ar escapasse suavemente de seus pulmões. Em vez disso, seria como se uma bomba explodisse dentro de seus pulmões, um fenômeno conhecido como descompressão explosiva. O risco de trauma pulmonar é muito alto e a morte pode ser muito rápida e dolorosa. Não seria aparecer espetacular para um espectador, mas seria uma catástrofe para uma pessoa que o vivenciasse.
Mas vamos supor que você descomprimiu seus pulmões devagar o suficiente – talvez expirando completamente quando a descompressão ocorreu – ou que você teve a sorte de escapar apenas com um pequeno trauma. Com o que você teria que se preocupar em seguida?
Talvez, assim como um balão meteorológico que sobe a altitudes super-altas (atingindo pressões super-baixas fora dele), o próprio corpo humano não seja capaz de suportar o vácuo do espaço. Embora seja verdade que se você foi de um ampla pressão - algo como pressões do fundo do mar - até o vácuo muito rapidamente, você pode sofrer rupturas, uma queda de apenas uma atmosfera, mesmo de um para zero, não fará mais do que causar um pequeno inchaço. Portanto, as opções de Richard Branson ou Total Recall, acima, não vão te pegar. A pele humana é muito mais resistente do que um balão meteorológico.
Crédito das imagens: Vyacheslav Ivanov.
E das outras opções, embora você congele eventualmente , leva muito tempo. As coisas só congelam rapidamente na Terra se você tiver algo muito frio em contato com a substância que você está resfriando; no vácuo do espaço, tudo o que você tem é a capacidade do seu corpo de irradiar seu próprio calor. Ao mesmo tempo, você ainda está gerando seu próprio calor por dentro. Você congelaria até a morte muito mais rapidamente em água que era apenas 22° C (40° F) mais fria que a temperatura do seu corpo do que no vácuo do espaço!
Então, para começar, Kerrie, você, seus amigos e os filmes são todo errado! Supondo que você não tenha um pulmão estourado com a descompressão rápida, o que está você realmente em para? Não é bonito, e depois de obter a descrição real, talvez você entenda por que as caminhadas espaciais são quase sempre feitas com astronautas em pares .
Crédito da imagem: NASA, de Mike Fossum (esquerda) e Ron Garan (direita), ambos especialistas da missão STS-124.
Sem oxigênio (ou qualquer coisa) em seus pulmões – o que você precisa fazer para sobreviver – o corpo humano começa a experimentar uma condição conhecida como hipóxia muito rapidamente. Com o suprimento insuficiente de oxigênio para os tecidos do seu corpo, você tem apenas cerca de 10 a 14 segundos antes de perder a consciência. Você ainda terá energia para mover seus músculos e realizar tarefas por um curto período de tempo, o que normalmente não é tempo suficiente para restaurar o fluxo de ar e voltar a um ambiente pressurizado e oxigenado.
Seu corpo vai começar expandir para um volume maior durante esse período, mas um sintoma mais grave que você começará a sentir é a insuficiência circulatória, que ocorre cerca de 30 segundos após a descompressão, e paralisia flácida , onde os músculos do seu corpo se tornam incapazes de se contrair. A partir deste ponto, você tem cerca de mais 60 segundos para alguém para levar seu corpo a um ambiente pressurizado e rico em oxigênio. Se você pode fazer isso, todo os sintomas de despressurização são reversíveis, mas se não, o dano celular e a morte são permanentes.
Curiosamente, talvez o primeiro filme para resolver esse problema — Kubrick's 2001: Uma Odisseia no Espaço — foi o que mais se aproximou de acertar, com a morte de Frank Poole.
Na vida real, há apenas uma vez que os exploradores espaciais morreram dessa maneira, durante a guerra de 1971. Soyuz 11 desastre, resultando na morte de três cosmonautas soviéticos: Vladislav Volkov , Georgy Dobrovolsky , e Victor Patsayev .
Crédito da imagem: Post of Soviet Union.
Se eles encontrassem seu corpo, você ficaria mole, flácido, inchado, talvez com o dobro do volume normal e azul. Se tivesse passado tempo suficiente – talvez algumas horas – você também estaria congelado.
É possível que o avivamento ocorra em levemente prazos mais longos. O limite de 90 segundos parecia sempre funcionar para os cães, com a cegueira e o inchaço desaparecendo, e a incapacidade dos cães de andar retornando após cerca de 10 a 15 minutos. Cães expostos a essas condições por 120 segundos, no entanto, quase sempre morriam. Chimpanzés, usado em experimentos de 1965 a 1967 , poderia sobreviver por até 3,5 minutos (210 segundos), embora um tenha apresentado dano cerebral permanente após 3 minutos e outro tenha sofrido um ataque cardíaco letal durante a despressurização.
Em 1965, um técnico do Johnson Space Center foi acidentalmente despressurizado, com Scientific American descrevendo a história da seguinte forma :
[Um] técnico dentro de uma câmara de vácuo no Johnson Space Center em Houston despressurizou acidentalmente seu traje espacial ao romper uma mangueira. Após 12 a 15 segundos, ele perdeu a consciência. Ele o recuperou em 27 segundos, depois que seu traje foi repressurizado para cerca de metade do nível do mar. O homem relatou que sua última memória antes de desmaiar foi a umidade em sua língua começando a ferver, bem como uma perda de sensação de paladar que durou quatro dias após o acidente, mas ele estava ileso.
É uma situação aterrorizante, e a chave para você – se você estiver nela – é expelir todo o ar de seus pulmões e passar seus últimos 10 segundos de consciência colocando-se em posição de ser resgatado. Se eles podem chegar até você rápido o suficiente e repressurizá-lo, você poder voltar! Caso contrário, a privação de oxigênio chegará a você e - semelhante ao envenenamento grave por monóxido de carbono - a morte chegará rapidamente a você.
Obrigado por uma ótima (embora preocupante) pergunta, Kerrie, e se você tiver dúvidas ou sugestões para o próximo Ask Ethan, envie-os!
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