海洋世界:没有空气,在海底如何活下去?

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连接莱蒙斯(Chris Lemons)和船身的脐带缆断裂前,就有不详的裂缝出现。这条重要的线缆维系着海平面下100米(328英尺)处所需要的电力、通信、热能、空气,这条脐带缆和潜水服连接。

据莱蒙斯的同事回忆,这条生命线损坏的时候发出可怕的断裂声,但莱蒙斯自己表示什么都没听到。上一秒,他还卡在正在作业的水下金属结构中,下一秒就翻滚到了海底。他和海面上船只的联系被切断了,而且没有重新回去的希望。

最要命的是,莱蒙斯的氧气供应也断掉了,只有应急氧气,能供他支撑6到7分钟。接下来的30分钟里,在北海(英国东海岸附近的大西洋海域)海底,他经历了没人能活着出来的事情:他没有空气可供呼吸了。

莱蒙斯回忆道:“当时我也不知要怎么应对。我掉到海底的时候背部朝地,四周一片漆黑。我知道背上的氧气瓶只有很少的氧气,所以不可能活着出来。我很无奈完全被悲伤情绪占据了。”

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Image caption 事故发生前,莱蒙斯已经饱和潜水作业了大约一年半的时间(Credit: Chris Lemons)

莱蒙斯所在的饱和潜水作业队隶属于亨廷顿油田(Huntington Oil Field),位于苏格兰东海岸的阿伯丁以东127英里(204公里)处,作业队主要负责安装修理油井歧管的各种管道。在下潜完成这份工作前,潜水员必须在潜水船上特制的舱室里生活,舱室与其他船员用一块金属玻璃隔开。下潜员要在这里饮食起居,度过一个月的时间。在这6米长的管道房间时,三名潜水员将要适应海底水下的压力。

这种隔离是不寻常的。三位潜水员能看见外面的同事并能同他们交流,但除此之外他们与船员之间是隔绝的。团队成员彼此依赖——他们需要6天减压,才能从高压舱里出去,或是帮他们进入舱内。

39岁的莱蒙斯说:“这个境况很特别。你生活在船上,周围有很多人。但却被一层金属隔离的那里。”

“在某种意义上来说,从月球回到地球上都比从海底回到地面隔离时间要短。”

减压是不能省的步骤,因为在深水区呼吸时,潜水员吸进的氮气会融进血液和组织中。回到水面后,周围的水压降低,氮气会从人体内释放出来。如果这一过程进行太快,会导致潜水员组织疼痛、神经损伤,大脑内部的氮气释放,严重时甚至会导致死亡——这种情况,被称为“减压病”。

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Image caption 长时间深水作业后,潜水员需要在高压舱内用数天的时间来完成减压的过程(Credit: Getty)

然而,真正从事这项工作的潜水员有时会缩短减压时间。就拿莱蒙斯来说,花这么长的时间来减压,会让他和未婚妻马丁(Morag Martin)分开很久,这让他想念二人在苏格兰西海岸的家。

2012年9月18日那天,一切情况正常,莱蒙斯和两位同事尤阿沙(Dave Youasa)、阿洛克(Duncan Allcock)能够进行作业。于是三人爬进潜水钟,潜水钟将从比比妥帕斯号(Bibby Topaz)上放下来,放到海床上,在那里展开日常的维修工作。

莱蒙斯说:“这是我们一天中很平常的工作,海面上风浪挺大的,但水下十分平静。”他虽然没有两位同事经验丰富,但也有着8年的潜水经验,从事饱和潜水作业也已经有一年半了。这是他第9次从事深海潜水作业。

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Image caption 连接潜水船的脐带缆在波涛汹涌的海浪中断掉后,莱蒙斯在海床上生存了30分钟(Credit: Dogwoof)

海面波涛汹涌,会引发一系列事件,令莱蒙斯命悬一线。一般情况下,潜水船会采用计算机控制的导航和推进系统,也就是动态定位系统,来保持与下潜做业人员在相同的垂直位置。

莱蒙斯和尤阿沙开始修复水下管道,阿洛克在潜水钟上负责指导。此时,比比妥帕斯号的动态定位系统突然损坏,整艘船开始偏离航线。

海底潜水员的通信系统随即发出警报,莱蒙斯和尤阿沙得到指示,需要返回潜水钟。当两人开始顺着脐带缆返回时,船只已经后退偏航,错过他们所在的位置。也就是说,他们必须爬过这个高耸的金属结构,才能够重新回到船上。

在两人快要爬到顶部时,莱蒙斯的脐带缆被金属结构上抻出来的部分勾住。在他还没能解开时,上方的船只又将其拉紧,莱蒙斯被拖入了金属横梁之中。

莱蒙斯说:“尤阿沙感觉到有事情发生了,于是就转身来找我。我们看着对方的眼睛四目相对,这个情景很特别。尤阿沙用尽办法要接近我,但船把他拖走了。我的脐带缆拉的太紧了,在我意识到之前,已经没有充足的氧气了。”后来,莱蒙斯的故事被拍成了纪录片《最后一口气》(Last Breath)。

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Image caption 遥控潜水器将实时图像发回船上,人们看着莱蒙斯在水下100米处渐渐消失,十分无助(Credit: Floating Harbour)

脐带缆的拉力是巨大的。它由一堆缠绕的软管和电线组成,中间是一根绳索。船在海面漂移,线缆越拉越紧,开始吱吱作响。莱蒙斯本能地转动头盔上的旋钮,开始用背上应急瓶中的氧气呼吸。不等他采取任何措施,脐带缆就断了,他被弹回了海床上。

在一片黑暗中,莱蒙斯奇迹般地站了起来,摸索着回到了井身的金属结构处,并且再一次爬到顶部,希望能看到潜水钟、安全回去。

莱蒙斯说:“我爬上去的时候,并没有看到潜水钟。我理性地想,要冷静下来,节省仅剩的一点氧气。我背上的应急氧气只够呼吸六、七分钟的。我没有想到会有人来救我,于是我把自己蜷缩成一团。”

没有氧气,人只能存活几分钟时间,之后,维持人体运作的生命活动就会停止。为大脑神经元提供能量的电信号也会减少,最终完全停止。

英国朴茨茅斯大学(Portsmouth University)极端环境实验室主任蒂普顿(Mike Tipton)说:“缺少氧气,让生存变得十分困难。人体内不会储存很多氧气——最多也就几升。能维持多久取决于个人的代谢速度。”

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Image caption 在没有氧气的情况下,人最多只能存活几分钟,如果压力过大或运动,时间可能更短(Credit: Dogwoof)

静息状态下的成年人,每分钟约消耗五分之一到四分之一升的氧气。如果大量运动,那么每分钟会消耗四升的氧气。

蒂普顿研究过在水下长时间缺氧存活的人,他补充说:“如果人压力过大或感到恐慌,新陈代谢会加快。”

比比妥帕斯号上的船员拼命想要切换到手动导航,回到当时的位置,以援救没能上船的同事。但是,船已经驶离了很远,因此只能发射一艘遥控潜水器,希望能找到莱蒙斯。

在潜水器搜寻到莱蒙斯后,船上的人无助地通过潜水器的摄像头看着莱蒙斯,他逐渐停止了活动,生命一点点流逝。

莱蒙斯说:“我还记得当时吸最后一点氧气。我用了很大劲才把它吸进去,感觉就像是要入睡的前一刻并不难受,但我十分痛心,同时对我未婚妻深感抱歉。我痛心的是这次意外会对他人造成伤害。其它也无所谓了。”

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Image caption 作业时溶解在莱蒙斯体内的氧气,以及海水冰冷的温度,使得他在长时间没有氧气的状态下活了下来(Credit: Dogwoof)

比比妥帕斯号的船员重启失灵的动态定位系统并控制了船体,大概花了半小时。等到尤阿沙到达金属结构的顶部,找到莱蒙斯的时候,他已经不会动了。

凭着坚韧的毅力,尤阿沙终于把莱蒙斯拖回了潜水钟,把他交给阿洛克。当摘下莱蒙斯的头盔时,发现他脸色铁青,已经没有了呼吸。阿洛克出于本能,给莱蒙斯做了两次人工呼吸。

莱蒙斯竟奇迹般地醒了过来。

莱蒙斯说:“我觉得昏昏沉沉的,看到了闪烁的灯光。怎么醒过来的,记不清了。只记得尤阿沙瘫坐在潜水钟的另一侧,看上去筋疲力尽,并不知道他为什么疲惫不堪。几天之后,我才知道那时情况有多么紧张。”

七年过去了,莱蒙斯仍然困惑在没有氧气的情况下,自己是怎么存活那么久的。在海底待那么长时间,按常识他应该已经死了。

北海冰冷的海水可能是一个原因。在水平面以下100米(328英尺)处,水温低于3摄氏度(37华氏度)。因为脐带缆断了,莱蒙斯的潜水服没有热水加热,他的身体和大脑很快被冷却下来。

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Image caption 如果飞机压力突然降低,由于高空空气稀薄,旅客会呼吸困难,这就是为什么飞机上要提供氧气面罩(Credit: Getty)

蒂普顿表示:“大脑快速冷却,在没有氧气状态下能够延长生存时间。温度降低10度,新陈代谢的速度会下降一半到三分之一。大脑温度降低至30摄氏度(86华氏度)时,生存时间会增加10至20分钟。当大脑温度降至20摄氏度(68华氏度)时,这个数字就会达到一个小时。”

饱和潜水员经常吸入加压气体,这也增加了莱蒙斯的生存机会。在压力下吸入高纯度的氧气,多余的部分会溶解到血液中,给身体提供额外的氧气储备。

缺氧状态

潜水员是常经历氧气供应突然中断的人。当然,也有其它许多情况,会导致氧气供应出现问题。比如,消防员进入浓烟滚滚的建筑物时,必须依赖呼吸设备;高空战斗机的飞行员也会使用呼吸面罩。

在一般状况下,会有很多的缺氧情况。比如登山运动员到达海拔较高处时,会有轻微缺氧情况,只是很多时候人们将其归咎于意外。氧气浓度低会影响大脑功能,导致决策失误,令人局促不安。

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Image caption 莱蒙斯传奇的生存故事已经被搬上荧幕,拍成了纪录片《最后一口气》(Credit: Dogwoof)

患者在接受手术时,也经常出现轻度缺氧状况,有人认为这会影响康复。中风也会造成患者大脑缺氧,导致脑细胞的死亡和损伤,对身体产生永久性伤害,影响患者日后生活。

蒂普顿说:“很多疾病,最后的阶段都是缺氧。缺氧状态下,人的外围视觉开始丧失,最终只能看到一个点。有人提出,这可能就是为什么有过濒死体验的人,会说自己当时看到了一束光。”

莱蒙斯在无氧条件下安然无恙地活了下来,脑细胞并没有受损。只是发现腿上有几处淤伤。

他并不是第一个这样活下来的人。蒂普顿在医学文献中找到了43个案例,都是在水中历经长时间无氧而存活下来的人。其中四个案例都成功康复了,还有一个两岁半的小女孩,她在水下至少待了66分钟。

蒂普顿说:“儿童和女性的存活概率更大。这是因为他们的体型更小,身体更容易冷却下来。”

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Image caption 如果要去攀爬世界高峰,如珠穆朗玛峰等,由于山上空气稀薄,攀登者需要补充额外的氧气(Credit: Alamy)

像莱蒙斯这样的饱和潜水员,在训练中可能无意地教会了身体该如何应对极端状况。挪威科技大学(NTNU)在特隆赫姆的研究人员发现,饱和潜水员能够改变血细胞的基因活动,来适应所处的极端环境。

我们体内的氧气以血红蛋白形式携带于身体各处。血红蛋白是在红细胞中发现的一种分子。NTNU气压生理学研究组负责人埃夫特达尔(Ingrid Eftedal)说:“我们发现,氧气运输相关的基因程序发生了明显的变化。饱和潜水期间,无论是血红蛋白的产生还是红细胞的生成,所有和氧气传输相关的基因,其活动性都降低了。”

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Image caption 事故发生后,饱和潜水员携带的应急氧气量,从只能维持6到7分钟,增加到了40分钟(Credit: Dogwoof)

埃夫特达尔和她的同事们认为,这可能是由于他们水下呼吸过高浓度氧气造成的。莱蒙斯体内氧气运输速度缓慢,因此氧气能用得更久。

潜水前的锻炼,也被证明有助于降低罹患潜涵病的风险。

在研究了没有额外氧气供给,自由潜水的原住民后发现,人体即使没有额外的氧气补给,也能很好的适应无氧环境。印度尼西亚的巴瑶族人(Bajau)就可以潜入水深70米(239英尺)处,同时屏住呼吸用长矛捕食。

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Image caption 莱蒙斯说,从用尽最后一口氧气到他回到潜水钟,到重新恢复意识,这段时间发生了什么,他都不记得了(Credit: Floating Harbour)

犹他大学的进化遗传学家伊拉多(Melissa Ilardo)发现,通过遗传进化,巴瑶族人的脾脏要比陆地为生的邻居撒鲁安人大50%。

人们认为,在自由潜水时,人类的脾脏发挥了关键的作用。

伊拉多表示说:“有一种东西叫哺乳动物潜水反射。人们在屏住呼吸、潜入水里时,就会经历这种反射。这种潜水反射会使脾脏收缩。当脾脏收缩时,脾脏内储藏的富氧红细胞,会进入血液循环,提供氧气供给。也可以说,脾脏就是人体内的生物潜水罐。”

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Image caption 印度尼西亚的巴瑶族人因长期的自由潜水,已经进化出巨大的脾脏,有助于他们在水下度过更长时间(Credit: Alamy)

有人认为,脾脏大的巴瑶族人储藏的富氧血液更多,因此水下憋气的时间就更长。伊拉多见过一个巴瑶族人,能在水下待13分钟而不呼吸。

事故发生三周后,莱蒙斯重新回到当时出事的地方。把之前没有完成的工作做完。他和未婚妻结了婚,现在有了一个女儿。

回忆起自己和死亡擦肩而过的经历,他觉得功劳并不在自己采取的措施。

莱蒙斯说:“我能幸存,重要原因是我周围同事的努力。我自己做的不多,主要靠水下两名同事、和船上人员过硬的专业技术和顽强的毅力。我是个幸运的人。”

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Image caption 氧气快用完时,莱蒙斯主要想的人就是他的未婚妻,事故后他俩立刻结了婚(Credit: Chris Lemons)

意外之后,潜水行业发生了很多变化。如今,人们用的应急氧气瓶必须贮有足够呼吸40分钟的量。现在的脐带缆都带有奇幻的灯光,以便在水下清晰可见。

莱蒙斯的生活并没有发生什么改变。

他开玩笑说:“我还得为孩子换尿布。”但是,他对死亡的看法发生了改变,他说:“死亡并不可怕。重要的是你留下了什么。”

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