海洋世界:沒有空氣,在海底如何活下去?

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連接萊蒙斯(Chris Lemons)和船身的臍帶纜斷裂前,就有不詳的裂縫出現。這條重要的線纜維繫著海平面下100米(328英尺)處所需要的電力、通信、熱能、空氣,這條臍帶纜和潛水服連接。

據萊蒙斯的同事回憶,這條生命線損壞的時候發出可怕的斷裂聲,但萊蒙斯自己表示什麼都沒聽到。上一秒,他還卡在正在作業的水下金屬結構中,下一秒就翻滾到了海底。他和海面上船隻的聯繫被切斷了,而且沒有重新回去的希望。

最要命的是,萊蒙斯的氧氣供應也斷掉了,只有應急氧氣,能供他支撐6到7分鐘。接下來的30分鐘裏,在北海(英國東海岸附近的大西洋海域)海底,他經歷了沒人能活著出來的事情:他沒有空氣可供呼吸了。

萊蒙斯回憶道:「當時我也不知要怎麼應對。我掉到海底的時候背部朝地,四周一片漆黑。我知道背上的氧氣瓶只有很少的氧氣,所以不可能活著出來。我很無奈完全被悲傷情緒佔據了。」

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Image caption 事故發生前,萊蒙斯已經飽和潛水作業了大約一年半的時間(Credit: Chris Lemons)

萊蒙斯所在的飽和潛水作業隊隸屬於亨廷頓油田(Huntington Oil Field),位於蘇格蘭東海岸的阿伯丁以東127英里(204公里)處,作業隊主要負責安裝修理油井歧管的各種管道。在下潛完成這份工作前,潛水員必須在潛水船上特製的艙室裏生活,艙室與其他船員用一塊金屬玻璃隔開。下潛員要在這裏飲食起居,度過一個月的時間。在這6米長的管道房間時,三名潛水員將要適應海底水下的壓力。

這種隔離是不尋常的。三位潛水員能看見外面的同事並能同他們交流,但除此之外他們與船員之間是隔絶的。團隊成員彼此依賴——他們需要6天減壓,才能從高壓艙裏出去,或是幫他們進入艙內。

39歲的萊蒙斯說:「這個境況很特別。你生活在船上,周圍有很多人。但卻被一層金屬隔離的那裏。」

「在某種意義上來說,從月球回到地球上都比從海底回到地面隔離時間要短。」

減壓是不能省的步驟,因為在深水區呼吸時,潛水員吸進的氮氣會融進血液和組織中。回到水面後,周圍的水壓降低,氮氣會從人體內釋放出來。如果這一過程進行太快,會導致潛水員組織疼痛、神經損傷,大腦內部的氮氣釋放,嚴重時甚至會導致死亡——這種情況,被稱為「減壓病」。

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Image caption 長時間深水作業後,潛水員需要在高壓艙內用數天的時間來完成減壓的過程(Credit: Getty)

然而,真正從事這項工作的潛水員有時會縮短減壓時間。就拿萊蒙斯來說,花這麼長的時間來減壓,會讓他和未婚妻馬丁(Morag Martin)分開很久,這讓他想念二人在蘇格蘭西海岸的家。

2012年9月18日那天,一切情況正常,萊蒙斯和兩位同事尤阿沙(Dave Youasa)、阿洛克(Duncan Allcock)能夠進行作業。於是三人爬進潛水鐘,潛水鐘將從比比妥帕斯號(Bibby Topaz)上放下來,放到海牀上,在那裏展開日常的維修工作。

萊蒙斯說:「這是我們一天中很平常的工作,海面上風浪挺大的,但水下十分平靜。」他雖然沒有兩位同事經驗豐富,但也有著8年的潛水經驗,從事飽和潛水作業也已經有一年半了。這是他第9次從事深海潛水作業。

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Image caption 連接潛水船的臍帶纜在波濤洶湧的海浪中斷掉後,萊蒙斯在海牀上生存了30分鐘(Credit: Dogwoof)

海面波濤洶湧,會引發一系列事件,令萊蒙斯命懸一線。一般情況下,潛水船會採用計算機控制的導航和推進系統,也就是動態定位系統,來保持與下潛做業人員在相同的垂直位置。

萊蒙斯和尤阿沙開始修復水下管道,阿洛克在潛水鐘上負責指導。此時,比比妥帕斯號的動態定位系統突然損壞,整艘船開始偏離航線。

海底潛水員的通信系統隨即發出警報,萊蒙斯和尤阿沙得到指示,需要返回潛水鐘。當兩人開始順著臍帶纜返回時,船隻已經後退偏航,錯過他們所在的位置。也就是說,他們必須爬過這個高聳的金屬結構,才能夠重新回到船上。

在兩人快要爬到頂部時,萊蒙斯的臍帶纜被金屬結構上抻出來的部分勾住。在他還沒能解開時,上方的船隻又將其拉緊,萊蒙斯被拖入了金屬橫樑之中。

萊蒙斯說:「尤阿沙感覺到有事情發生了,於是就轉身來找我。我們看著對方的眼睛四目相對,這個情景很特別。尤阿沙用盡辦法要接近我,但船把他拖走了。我的臍帶纜拉的太緊了,在我意識到之前,已經沒有充足的氧氣了。」後來,萊蒙斯的故事被拍成了紀錄片《最後一口氣》(Last Breath)。

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Image caption 遙控潛水器將實時圖像發回船上,人們看著萊蒙斯在水下100米處漸漸消失,十分無助(Credit: Floating Harbour)

臍帶纜的拉力是巨大的。它由一堆纏繞的軟管和電線組成,中間是一根繩索。船在海面漂移,線纜越拉越緊,開始吱吱作響。萊蒙斯本能地轉動頭盔上的旋鈕,開始用背上應急瓶中的氧氣呼吸。不等他採取任何措施,臍帶纜就斷了,他被彈回了海牀上。

在一片黑暗中,萊蒙斯奇蹟般地站了起來,摸索著回到了井身的金屬結構處,並且再一次爬到頂部,希望能看到潛水鐘、安全回去。

萊蒙斯說:「我爬上去的時候,並沒有看到潛水鐘。我理性地想,要冷靜下來,節省僅剩的一點氧氣。我背上的應急氧氣只夠呼吸六、七分鐘的。我沒有想到會有人來救我,於是我把自己蜷縮成一團。」

沒有氧氣,人只能存活幾分鐘時間,之後,維持人體運作的生命活動就會停止。為大腦神經元提供能量的電信號也會減少,最終完全停止。

英國朴茨茅斯大學(Portsmouth University)極端環境實驗室主任蒂普頓(Mike Tipton)說:「缺少氧氣,讓生存變得十分困難。人體內不會儲存很多氧氣——最多也就幾升。能維持多久取決於個人的代謝速度。」

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Image caption 在沒有氧氣的情況下,人最多只能存活幾分鐘,如果壓力過大或運動,時間可能更短(Credit: Dogwoof)

靜息狀態下的成年人,每分鐘約消耗五分之一到四分之一升的氧氣。如果大量運動,那麼每分鐘會消耗四升的氧氣。

蒂普頓研究過在水下長時間缺氧存活的人,他補充說:「如果人壓力過大或感到恐慌,新陳代謝會加快。」

比比妥帕斯號上的船員拼命想要切換到手動導航,回到當時的位置,以援救沒能上船的同事。但是,船已經駛離了很遠,因此只能發射一艘遙控潛水器,希望能找到萊蒙斯。

在潛水器搜尋到萊蒙斯後,船上的人無助地通過潛水器的攝像頭看著萊蒙斯,他逐漸停止了活動,生命一點點流逝。

萊蒙斯說:「我還記得當時吸最後一點氧氣。我用了很大勁才把它吸進去,感覺就像是要入睡的前一刻並不難受,但我十分痛心,同時對我未婚妻深感抱歉。我痛心的是這次意外會對他人造成傷害。其它也無所謂了。」

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Image caption 作業時溶解在萊蒙斯體內的氧氣,以及海水冰冷的溫度,使得他在長時間沒有氧氣的狀態下活了下來(Credit: Dogwoof)

比比妥帕斯號的船員重啟失靈的動態定位系統並控制了船體,大概花了半小時。等到尤阿沙到達金屬結構的頂部,找到萊蒙斯的時候,他已經不會動了。

憑著堅韌的毅力,尤阿沙終於把萊蒙斯拖回了潛水鐘,把他交給阿洛克。當摘下萊蒙斯的頭盔時,發現他臉色鐵青,已經沒有了呼吸。阿洛克出於本能,給萊蒙斯做了兩次人工呼吸。

萊蒙斯竟奇蹟般地醒了過來。

萊蒙斯說:「我覺得昏昏沉沉的,看到了閃爍的燈光。怎麼醒過來的,記不清了。只記得尤阿沙癱坐在潛水鐘的另一側,看上去筋疲力盡,並不知道他為什麼疲憊不堪。幾天之後,我才知道那時情況有多麼緊張。」

七年過去了,萊蒙斯仍然困惑在沒有氧氣的情況下,自己是怎麼存活那麼久的。在海底待那麼長時間,按常識他應該已經死了。

北海冰冷的海水可能是一個原因。在水平面以下100米(328英尺)處,水溫低於3攝氏度(37華氏度)。因為臍帶纜斷了,萊蒙斯的潛水服沒有熱水加熱,他的身體和大腦很快被冷卻下來。

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Image caption 如果飛機壓力突然降低,由於高空空氣稀薄,旅客會呼吸困難,這就是為什麼飛機上要提供氧氣面罩(Credit: Getty)

蒂普頓表示:「大腦快速冷卻,在沒有氧氣狀態下能夠延長生存時間。溫度降低10度,新陳代謝的速度會下降一半到三分之一。大腦溫度降低至30攝氏度(86華氏度)時,生存時間會增加10至20分鐘。當大腦溫度降至20攝氏度(68華氏度)時,這個數字就會達到一個小時。」

飽和潛水員經常吸入加壓氣體,這也增加了萊蒙斯的生存機會。在壓力下吸入高純度的氧氣,多餘的部分會溶解到血液中,給身體提供額外的氧氣儲備。

缺氧狀態

潛水員是常經歷氧氣供應突然中斷的人。當然,也有其它許多情況,會導致氧氣供應出現問題。比如,消防員進入濃煙滾滾的建築物時,必須依賴呼吸設備;高空戰鬥機的飛行員也會使用呼吸面罩。

在一般狀況下,會有很多的缺氧情況。比如登山運動員到達海拔較高處時,會有輕微缺氧情況,只是很多時候人們將其歸咎於意外。氧氣濃度低會影響大腦功能,導致決策失誤,令人局促不安。

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Image caption 萊蒙斯傳奇的生存故事已經被搬上熒幕,拍成了紀錄片《最後一口氣》(Credit: Dogwoof)

患者在接受手術時,也經常出現輕度缺氧狀況,有人認為這會影響康復。中風也會造成患者大腦缺氧,導致腦細胞的死亡和損傷,對身體產生永久性傷害,影響患者日後生活。

蒂普頓說:「很多疾病,最後的階段都是缺氧。缺氧狀態下,人的外圍視覺開始喪失,最終只能看到一個點。有人提出,這可能就是為什麼有過瀕死體驗的人,會說自己當時看到了一束光。」

萊蒙斯在無氧條件下安然無恙地活了下來,腦細胞並沒有受損。只是發現腿上有幾處淤傷。

他並不是第一個這樣活下來的人。蒂普頓在醫學文獻中找到了43個案例,都是在水中歷經長時間無氧而存活下來的人。其中四個案例都成功康復了,還有一個兩歲半的小女孩,她在水下至少待了66分鐘。

蒂普頓說:「兒童和女性的存活概率更大。這是因為他們的體型更小,身體更容易冷卻下來。」

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Image caption 如果要去攀爬世界高峰,如珠穆朗瑪峰等,由於山上空氣稀薄,攀登者需要補充額外的氧氣(Credit: Alamy)

像萊蒙斯這樣的飽和潛水員,在訓練中可能無意地教會了身體該如何應對極端狀況。挪威科技大學(NTNU)在特隆赫姆的研究人員發現,飽和潛水員能夠改變血細胞的基因活動,來適應所處的極端環境。

我們體內的氧氣以血紅蛋白形式攜帶於身體各處。血紅蛋白是在紅細胞中發現的一種分子。NTNU氣壓生理學研究組負責人埃夫特達爾(Ingrid Eftedal)說:「我們發現,氧氣運輸相關的基因程序發生了明顯的變化。飽和潛水期間,無論是血紅蛋白的產生還是紅細胞的生成,所有和氧氣傳輸相關的基因,其活動性都降低了。」

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Image caption 事故發生後,飽和潛水員攜帶的應急氧氣量,從只能維持6到7分鐘,增加到了40分鐘(Credit: Dogwoof)

埃夫特達爾和她的同事們認為,這可能是由於他們水下呼吸過高濃度氧氣造成的。萊蒙斯體內氧氣運輸速度緩慢,因此氧氣能用得更久。

潛水前的鍛煉,也被證明有助於降低罹患潛涵病的風險。

在研究了沒有額外氧氣供給,自由潛水的原住民後發現,人體即使沒有額外的氧氣補給,也能很好的適應無氧環境。印度尼西亞的巴瑤族人(Bajau)就可以潛入水深70米(239英尺)處,同時屏住呼吸用長矛捕食。

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Image caption 萊蒙斯說,從用盡最後一口氧氣到他回到潛水鐘,到重新恢復意識,這段時間發生了什麼,他都不記得了(Credit: Floating Harbour)

猶他大學的進化遺傳學家伊拉多(Melissa Ilardo)發現,通過遺傳進化,巴瑤族人的脾臟要比陸地為生的鄰居撒魯安人大50%。

人們認為,在自由潛水時,人類的脾臟發揮了關鍵的作用。

伊拉多表示說:「有一種東西叫哺乳動物潛水反射。人們在屏住呼吸、潛入水裏時,就會經歷這種反射。這種潛水反射會使脾臟收縮。當脾臟收縮時,脾臟內儲藏的富氧紅細胞,會進入血液循環,提供氧氣供給。也可以說,脾臟就是人體內的生物潛水罐。」

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Image caption 印度尼西亞的巴瑤族人因長期的自由潛水,已經進化出巨大的脾臟,有助於他們在水下度過更長時間(Credit: Alamy)

有人認為,脾臟大的巴瑤族人儲藏的富氧血液更多,因此水下憋氣的時間就更長。伊拉多見過一個巴瑤族人,能在水下待13分鐘而不呼吸。

事故發生三周後,萊蒙斯重新回到當時出事的地方。把之前沒有完成的工作做完。他和未婚妻結了婚,現在有了一個女兒。

回憶起自己和死亡擦肩而過的經歷,他覺得功勞並不在自己採取的措施。

萊蒙斯說:「我能倖存,重要原因是我周圍同事的努力。我自己做的不多,主要靠水下兩名同事、和船上人員過硬的專業技術和頑強的毅力。我是個幸運的人。」

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Image caption 氧氣快用完時,萊蒙斯主要想的人就是他的未婚妻,事故後他倆立刻結了婚(Credit: Chris Lemons)

意外之後,潛水行業發生了很多變化。如今,人們用的應急氧氣瓶必須貯有足夠呼吸40分鐘的量。現在的臍帶纜都帶有奇幻的燈光,以便在水下清晰可見。

萊蒙斯的生活並沒有發生什麼改變。

他開玩笑說:「我還得為孩子換尿布。」但是,他對死亡的看法發生了改變,他說:「死亡並不可怕。重要的是你留下了什麼。」

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