Может ли человеческий младенец развиться и стать взрослым при постоянном 3-4G?

Возможно, но проблематично в лучшем случае

но это будет сложно и сложно; больше, чем развитие младенца 1G. если у вас есть экстракорпоральное оплодотворение или манипуляции с генами, вам определенно захочется сделать небольшую управляемую эволюцию, чтобы улучшить физическую форму.

Далее предполагается, что эти младенцы — дети первых человеческих колонистов на суперземле.

Пережить первый месяц

Начнем с дыхания. Сразу после рождения первая задача ребенка — начать дышать и продолжать дышать. Предположим, что произошло первое дыхание. Очень скоро ребенка положат на спину для взвешивания. Если вес грудной клетки и живота ребенка больше, чем сила диафрагмы, ребенок будет испытывать трудности с дыханием или вообще не сможет дышать. Если при такой гравитации невозможно дышать, может потребоваться искусственная вентиляция легких, что вызывает собственный набор проблем (инфекция, зависимость от вентилятора).

Кровь также весит в 3-4 раза больше, поэтому сердце младенца может быть не в состоянии снабжать мозг достаточным количеством крови, когда его поднимают под мышки или прижимают кверху головой. Если это правда, то это действительно будет противоречить многим обычным движениям по уходу за младенцем, таким как срыгивание ребенка через плечо или поднятие ребенка, чтобы посмотреть ему в глаза.

Предполагая обычную азотно-кислородную атмосферу, могут быть тонкие эффекты кислородного голодания из-за затрудненного дыхания или недостаточного артериального давления в головном мозге. Эти эффекты могут не проявляться до 2-3 лет, когда развиваются многие важные функции мозга, такие как речь и двигательные навыки.

В возрасте от 13 до 15 недель кость ребенка начинает превращаться из хряща в кость . Дополнительная гравитация может помешать этому процессу, хотя я недостаточно знаю преобразование хряща в кость, чтобы знать, поможет или повредит этому процессу сверхсильная гравитация.

Пережить первый год

Если предположить, что младенец может дышать и не страдает от кислородного голодания, передвижение будет болезненным. Хотя рост мышц может быть выше, чем у младенца весом 1 г, время, необходимое для этого дополнительного развития мышц, может задерживать ползание и ходьбу. Эта задержка в развитии может повредить любым взаимосвязям между развитием двигательных навыков и речи или между любыми другими наборами навыков.

Дети с гемофилией, у которых легко образуются синяки, будут испытывать постоянную боль от спотыканий, падений и ударов, характерных для обучения ползанию или ходьбе. Обычные дети тоже будут страдать больше, поскольку они будут приземляться в 3-4 раза тяжелее, чем ребенок на Земле. Синяки будут обычным явлением. Сломанные кости, вероятно, также будут обычным явлением.

Родители и дети должны будут найти способ построить физические связи, кроме ношения. Ребенок весом 10 кг в возрасте до 3G весит 30 кг. Младенцы достаточно тяжелые уже под 1 г. Попытка нести 30 кг плюс вес тела родителя весь день просто невозможна.

Высокое потребление белка для поддержки роста мышц для этих детей будет иметь решающее значение.

Пережить первое десятилетие

Предполагая, что ребенок может научиться ходить и развить достаточную силу мышц/костей, чтобы двигаться, я предполагаю, что развитие будет в некоторой степени нормальным, хотя более коренастое телосложение будет преобладать над более худощавым телосложением.

Дизайн эксперимента

Что, если вы хотите узнать это прямо сейчас? Все млекопитающие разделяют один и тот же процесс создания костей. Мыши и крысы являются хорошо изученными человеческими моделями, хотя в дальнейшем я собираюсь предположить, что они являются прокси человеческих костей, но я не знаю наверняка.

Возьмем популяцию мышей и крыс. Разделите их на экспериментальную и контрольную группы. Сделайте экспериментальные группы по 1,5 г, 2 г, 3 г и 4 г. Поместите экспериментальную группу в клетки на центрифуге до установленного уровня гравитации. Чтобы проверить только развитие детенышей мыши, введите их и их мать в центрифугу вскоре после рождения. Особое внимание следует уделить еде и воде. Запустите центрифугу 24 часа в сутки, останавливаясь только для осмотра и регулярного обслуживания клетки. Прервите тест, если мать не может двигаться при таком уровне гравитации. Если мать не может двигаться, то никакой заботы, необходимой для выживания детеныша мыши, не будет.

Мыши созревают от 4 до 8 недель, поэтому нетрудно увидеть, что происходит при разной степени тяжести.

Поскольку ранее научных исследований по этому вопросу не проводилось, мне интересно, можно ли ответить на ваш вопрос в соответствии со строгими правилами точной науки . Тем не менее, вот некоторые факты и цифры, которые имеют непосредственное отношение к вашему запросу, и вы сможете приблизиться к реальности, если добавите собственное исследование по этому вопросу.

Кубический дюйм кости в принципе может выдержать нагрузку в 19 000 фунтов. (8 626 кг) или более — примерно вес пяти стандартных пикапов — что делает его примерно в четыре раза прочнее бетона. Тем не менее, выдержит ли кость такие нагрузки, в значительной степени зависит от того, насколько быстро будет применена сила. ( Статья LiveScience )

Это позволяет пилотам истребителей справляться с сокрушительными уровнями углового ускорения во время крутых поворотов.

Однако у младенцев и младенцев толщина костей не одинакова. Или даже из того же материала. Взрослые имеют кости, основанные в основном на кальции и фосфоре, более или менее жесткие и негибкие. Напротив, дети рождаются с очень небольшим количеством твердых костей на основе кальция и фосфора, и большая часть их костей состоит из хрящей. Эти кости срастаются в течение нескольких лет и постепенно становятся твердыми, негибкими костями взрослых. Дополнительную информацию можно найти здесь и здесь .

Плотность кости и материал костей младенца, безусловно, не способны развиваться естественным образом при постоянном (или, возможно, даже случайном) воздействии гравитации 3-4G.

Однако, используя специальные «свободно плавающие» детские камеры, вы можете заставить кости ребенка развиваться в правильном направлении. Но плотность костей у такого взрослого человека будет намного больше, чем у «нормального» земного взрослого человека.

Лучший способ ответить на вопросы о скелете — посмотреть на последствия патологического ожирения.

Есть много взрослых, страдающих ожирением, которые в три раза превышают свой идеальный вес. Конечно, с таким весом можно обойтись, хотя он и ограничивает их возможности. Некоторым из них удается похудеть, и у них мало длительных эффектов, кроме дряблой кожи, хотя существует значительная нагрузка на суставы, которая может привести или не привести к необратимому повреждению.

Что касается детского ожирения: поиск в гугле Джессики Леонард (400 фунтов в возрасте 7 лет) или Лу Хао показывает, что у обеих кривые ноги в результате детского ожирения, поэтому у ребенка, выросшего в 3-4G, будут те же проблемы.

Я не думаю, что дыхание будет большой проблемой, оно кажется возможным для пациентов с патологическим ожирением, хотя сравнение не является прямым. В дополнение к весу на их диафрагмах известно, что брюшная полость заполняется жиром, оказывая давление на легкие, что не будет проблемой для человека с нормальной массой, выросшего в условиях высокой перегрузки. Другая проблема, с которой сталкиваются люди с патологическим ожирением у пациентов апноэ во сне, вызванное обструкцией дыхательного горла избыточным жиром в области шеи. Опять же, это не должно быть непосредственно применимо к людям с нормальной массой при высокой G.

Тем не менее, проблема артериального давления имеет большое значение. нормальное кровяное давление составляет 120 мм на 80 мм (мм ртутного столба в самой высокой и самой низкой точках пульсового цикла). Ртуть в 13,5 раз плотнее воды, поэтому при нормальной G она будет 1620 мм на 1080 мм воды или крови. сердце просто не сможет перекачивать кровь к голове (в 4G это становится 420 мм вместо 270 мм), поэтому люди теряют сознание, стоя. Более сильное сердце не является решением, так как необходимо также укреплять кровеносные сосуды, не говоря уже об обратном кровотоке от ног. Люди не смогут долго стоять без потери сознания.

https://en.wikipedia.org/wiki/G-force дает некоторые интересные данные и подтверждает, что люди плохо переносят высокие G в вертикальном положении. Лучше всего они переносят это, лежа на спине.

Я не думаю, что ребенок мог бы выжить при постоянном 3-4G в нормальной среде. Однако многие группы считают роды в воде очень полезными. Возможно, это может быть расширено до длительных занятий в бассейне, сна под водой или даже воспитания ребенка под водой, пока он не сможет ходить. Если бы проблема того, как дышать, могла бы быть решена — с помощью респираторов, интубации или вдыхания жидкости — многие из опасностей больших перегрузок могли бы быть значительно уменьшены.

Исследования искусственной амниотической жидкости и/или жидкостей с точными градиентами плотности позволили бы ползать и ходить с почти нормальным весом на дне. Врачи могли следить за развитием костей и мышц и при необходимости перемещать младенца в другую среду.