許開(kāi)華

在科幻電影《黑豹》中，黑豹的家鄉(xiāng)瓦坎達(dá)可以開(kāi)啟一個(gè)透明的防護(hù)罩，把瓦坎達(dá)完全罩住，外星入侵者很難突破保護(hù)罩。這看起來(lái)很有科幻感和未來(lái)感，但其實(shí)，地球一直以來(lái)都像瓦坎達(dá)一樣，被類似的保護(hù)罩保護(hù)著。

“槍林彈雨”的太空

太空就像一個(gè)槍林彈雨的戰(zhàn)場(chǎng)，危險(xiǎn)并非來(lái)自橫沖直撞的小行星、殘暴的外星生物或邪惡的帝國(guó)戰(zhàn)艦，而是來(lái)自小到看不見(jiàn)、摸不著的高能粒子。高能粒子如炮彈般以接近光的速度疾馳，轟擊其路徑上的任何東西，這就是宇宙輻射。宇宙中的高能粒子的穿透力比醫(yī)用X光強(qiáng)得多，宇航員的宇航服、衛(wèi)星的外殼都可以被它們穿透。當(dāng)宇航員進(jìn)行太空行走時(shí)，他們雖然什么感覺(jué)也沒(méi)有，但這些殺人粒子正高速轟擊他們的細(xì)胞。太空中的人類飛行器也曾多次被破壞。2009年，國(guó)際空間站上的三臺(tái)俄羅斯飛行計(jì)算機(jī)全部墜毀，宇宙輻射應(yīng)該就是破壞者。

最強(qiáng)的宇宙輻射來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)。太陽(yáng)風(fēng)是由太陽(yáng)上層大氣射出的超高速帶電粒子流，較強(qiáng)的太陽(yáng)風(fēng)不僅會(huì)傷害宇航員、破壞航天器，也會(huì)干擾地面上的通訊設(shè)備。

如果地球沒(méi)有保護(hù)，地球生命將無(wú)法生存。

輻射如何傷害人體？

輻射就是擴(kuò)散中的高能粒子，它們高速穿透生命體時(shí)，會(huì)破壞被擊中的細(xì)胞，切斷DNA。人體在單位時(shí)間內(nèi)接受的輻射量越大，患癌的概率就越高。輕微輻射下，機(jī)體可以通過(guò)自身的代謝過(guò)程對(duì)受損傷的細(xì)胞或組織進(jìn)行修復(fù)，這夠不成傷害;如果人體接受的輻射超過(guò)安全劑量，患變的概率就會(huì)增加，如，醫(yī)院里的單次X光片輻射量不大，但拍得過(guò)多就要小心了;如果在很短的時(shí)間內(nèi)接受高強(qiáng)度輻射，人會(huì)患輻射病，出現(xiàn)嘔吐、出血、身體潰爛等癥狀，甚至死亡，原子彈爆炸、核電廠事故產(chǎn)生的輻射就會(huì)對(duì)人體造成這種傷害。

地球的三層防護(hù)盾

高能粒子的牢籠——地球磁場(chǎng)

地球磁場(chǎng)由地核形成，磁力線從南極出發(fā)延伸至北極，形成包圍著地球的巨大磁場(chǎng)，指南針指著相同的方向，正是因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)的磁極在南北極。當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)刮向地球或其他宇宙粒子飛向地球時(shí)，地球磁場(chǎng)會(huì)將高能粒子捕獲，并把它們囚禁在特定的區(qū)域。

這些特定的區(qū)域像一大一小兩個(gè)（有時(shí)會(huì)出現(xiàn)第三個(gè)）甜甜圈，以地球?yàn)閳A心嵌套在一起，圍繞在赤道周圍，它們被稱為“范艾倫輻射帶”，以發(fā)現(xiàn)者范艾倫命名。范艾倫內(nèi)部輻射帶位于地球表面以上約650～6500千米之間的區(qū)域，外部輻射帶則位于約13000～60000千米之間的區(qū)域。在范艾倫帶內(nèi)，每平方厘米都有上百萬(wàn)顆粒子在移動(dòng)，包括質(zhì)子、中子和離子。

地球磁場(chǎng)通過(guò)這種方式阻擋了99.9%的有害輻射到達(dá)地球。

地球的“防彈玻璃”

在離地球表面大約11000千米的地方，大約是范艾倫輻射帶外層的內(nèi)邊緣，有一個(gè)看不見(jiàn)的屏障，這個(gè)屏障明晰而穩(wěn)定，無(wú)論多么厲害的粒子，即使是太陽(yáng)風(fēng)刮過(guò)來(lái)，也無(wú)法被撼動(dòng)，粒子飛到屏障時(shí)就像子彈撞上了防彈玻璃。只要在離地面11000千米以內(nèi)飛行的人造設(shè)備都會(huì)得到這個(gè)屏障的保護(hù)。

但是，這個(gè)屏障究竟是如何形成的？科學(xué)家還無(wú)法確定，有人認(rèn)為，這與圍繞地球的另一層物質(zhì)——等離子體層（也叫“內(nèi)磁層”）有關(guān)。等離子體層由低能粒子所組成，像一團(tuán)看不見(jiàn)的云圍繞著地球，也許是在它的某些作用下形成了這個(gè)屏障。

為我們防曬的臭氧層

大氣層離地球表面越遠(yuǎn)越稀薄，外圍并沒(méi)有明顯的界線。大氣層是地球生命存在的基礎(chǔ)之一，其中阻擋紫外線的是臭氧層，臭氧濃度較高的區(qū)域離地面約15至35千米。紫外線是一種很強(qiáng)的輻射，臭氧層通過(guò)吸收和反射，將大部分紫外線阻擋在外。不過(guò)，當(dāng)我們?cè)诹胰障禄顒?dòng)時(shí)，照射到我們身上的紫外線還是會(huì)對(duì)我們的皮膚產(chǎn)生一定的影響，如果防護(hù)不夠，會(huì)讓人曬傷，患皮膚癌和眼疾的概率增高，因此，我們還是要注意防曬。

原來(lái)，地球被如此精巧的防護(hù)盾嚴(yán)密地保護(hù)著，才有了地球生命的繁榮和人類文明的發(fā)展，這究竟是大自然偶然的杰作，還是有更高級(jí)的智慧生命刻意設(shè)計(jì)呢？

給太空探索帶來(lái)的麻煩

地球磁場(chǎng)將高能粒子阻擋在外，保護(hù)了地球，但人類不甘心只呆在地球上，探索太空的野心越來(lái)越大，需要在太空?qǐng)?zhí)行的任務(wù)越來(lái)越多，尤其是未來(lái)載人登陸火星，或其他深空探索。太空飛行器有時(shí)必須穿越輻射帶，宇航員需要在太空中生活較長(zhǎng)時(shí)間，傷害會(huì)變得明顯。不過(guò)目前數(shù)據(jù)還太少，不夠科學(xué)家有效評(píng)估宇宙輻射對(duì)人體的傷害程度。據(jù)估計(jì)，在星際中旅行一年，人體內(nèi)1/3的DNA會(huì)被切斷，這使癌癥的發(fā)病率急劇升高。

太空工程師們一直在想辦法對(duì)抗宇宙輻射，一方面可以讓太空飛行器繞過(guò)輻射帶的密集區(qū)域飛行;一方面加強(qiáng)飛行器，尤其是載人艙的防輻射功能;當(dāng)然還有宇航服需要合理設(shè)計(jì)。