如果一个宇航员死在宇航服里,飘入太空,他的尸体会腐烂吗?
无论怎么样都会有一定程度的腐烂,但腐烂程度并不会很高。
很多人可能会以为,太空接近绝对零度,宇航员死了,温度会很快下降。
但其实,宇航员的体温下降比普通人想象的慢很多。
当宇航员死在宇航服里,温度下降还会更加的缓慢。
尤其是当宇航服并未破损,处于密封状态时。
我们知道羽绒服保暖,是因为羽绒撑起了足够厚的空气隔热层。
在密封的太空服里,空气就是最佳的隔热层。
从高温到低温,热量是这样传递的:
介质的厚度越薄,热导率越大,传热速度就越快,而羽绒服内的空气是很充裕的。
有傅里叶定律:
λ 为热导率,空气热导率仅为0.0267W/m·K。A 为接触面积,人体表面积1.5~2m^2,不妨取个1.8m^2。ΔT 为宇航员体表,与宇航服的温差。L 为导热厚度,我们不妨把空气导热厚度取为0.1m。人体还通过热辐射,把热量传递给宇航服。
根据斯忒藩-玻尔兹曼辐射定律,有:
ε 为辐射系数,人体近似为1。δ 为斯特藩-玻尔兹曼常量,取值5.67×10−8W/m^2·K^4T1 为宇航员体表,由于宇航员还有贴身衣物,体表温度20℃左右,取值约293K。T2 为宇航服温度。宇航服也在不断地通过热辐射,向外释放热量:
人体传递给宇航服的总热量,等于宇航服辐射出去的热量。
那么:
带入相关数据,得到:
求得:
T2 ≈ 248 K
也即,宇航员刚刚死亡时,宇航服外的温度为-25℃左右。
单位时间损失的热功率约为386W。
巧合的人,这个热功率也差不多和宇航员进行体力活动时人体热功率相当。因此,宇航员在太空中工作时并不会冷。反而面对太阳直射时,会遇到棘手的散热问题。我们假设宇航员,长时间处于地球遮阳面,温度在持续降低。
当人体核心温度低于-20℃时,可以认为腐败活动基本停止。考虑到温度梯度,此时人体表面温度大约-30摄氏度左右,约243K。
求得,此时宇航服温度为205K。
单位时间持续损失的热功率为180W。
此时宇航员已经在太空中飘了多长时间呢?
我们可以通过人体总热量来进行简单的估算。
宇航员总共降温了57℃,体重取80kg,带入水和冰的比热容。
求得,此时宇航员总热损失大致为:
37×80×4200+20×80×2100=15792000 J
这些热量同时也是通过宇航服散热出去的,宇航服从248K降低到205K,平均热辐射功率为283W。
求得,总共所用时间为:55802秒。
也即15小时左右。
也就是说,没有太阳照射时,人体内的细菌可进行腐败的时间是15个小时。
其中,10℃以上的腐败状态,大约能持续几个小时。
然而人体内多达100万亿的细菌(可达人体细胞总数的10倍),足足1~2kg,在人体免疫系统关机的情况下,会疯狂繁殖。
肠道内大面积腐败,产生大量的腐臭气体从相关腔门溢出,会形成尸臭。
后面几个小时,随着温度降低到10℃以下,腐败进程会逐渐减缓。
然而,人体并不会永远不被太阳照射。
即便是远至月球轨道,不被太阳照射的时间也很短。
基本可以认为在大多数轨道上,最多十多个小时之后,宇航员迟早会被太阳照射。
太阳常数为1353W/m2(直射地球大气顶层时的辐射密度),考虑到人体各个方向不同的横截面数据,照射在宇航员身上的热功率最高可达1000W左右。
如此高的辐射功率,可导致宇航服直射面温度高达120℃。
不过人体在太空中是会旋转的,不可能相对太阳完全没有角速度。在旋转过程,受热其实是相对比较均匀的。
得到的最终人体温度大约在50℃左右。
由于空气隔热,内部人体的加热也会是一个缓慢的过程。
整个过程,又是十几个小时。
之前冷冻的细菌,随着温度的升高,又会开始活跃起来。
加上之前的15个小时的降温过程,总共30多个小时的时间,这些细菌,基本上可以把氧气消耗得差不多。
此时人体进行到了能达到的最大腐败程度,大约会形成尸绿。
如果内部氧气更加充分,也可能形成腐败静脉网,会浮现出一些绿色的静脉网路。
但这差不多也就到了极限。
未来某一天,随着辐射老化,宇航服最终破裂,漏掉所有的空气,随着水分消失,再经过辐射的破坏,最终整个人体仅看外观,很难分辨出他曾经是否经历过腐败。
刚才我们讨论了,宇航服不破裂的情况。
对于宇航服破裂的情况,所需要考虑的东西就简单很多了。
没有隔热保护,可得人体一开始散热功率高达750W。
体温降低到-20℃之后,散热功率也还有350W左右。
平均功率550W。
求得,人体温度降低到不腐败依旧需要7~8小时左右。
这比很多人下意识认为的半小时内,长了很多。等到人体再次被太阳照射时,由于没有了空气隔热,人体温度可以在短短3~4小时内回升。
虽然给细菌们的时间少了很多,但加上之前几个小时,肠道内也足以产生腐败气体,形成尸臭。
当然,考虑到真空环境内,人体内的氧气也留存更少,相对于非密封环境,人体腐败程度的确低了很多。
如果一开始就没有落入阴影区,而被太阳直射。
那么人体温度就会从37℃,迅速升高到60℃甚至以上(热量不均匀时,局部温度会更高)。
但这个温度也依旧有细菌存活,所以人体同样会存在一定的腐败。
当然腐败程度最低的情况,还是直接从宇航服中飘了出去。
尤其是当人体旋转速度足够慢,太阳能够给局部充分加热时,局部温度可升高到100℃以上。
再加上直接暴露在紫外线中,大量细菌都会死亡,只有肠道内的部分细菌有一定的时间、空间进行腐败。
能腐败的时间也只是在3个小时内。
这么短的腐败时间,还不会形成明显的尸体现象,是符合通常意义下的没有腐败的。