Bí ẩn giúp con người ăn uống ngoài vũ trụ

Nỗi lo ngại về khả năng sinh tồn trong kỷ nguyên không gian

Giai đoạn đầu của cuộc chạy đua vào không gian những năm 60, giới y học và kỹ thuật vũ trụ từng đặt ra nhiều giả thuyết. Các chuyên gia lo sợ rằng cơ thể người sẽ mất khả năng nuốt nếu không có trọng lực hỗ trợ việc kéo vật chất xuống dưới. 

Quan điểm này dựa trên sự quan sát vật lý thông thường khi mọi vật thể rơi tự do trên Trái Đất. Tuy nhiên, chuyến bay lịch sử mang tên Mercury-Atlas 6 diễn ra vào năm 1962 đã làm thay đổi hoàn toàn nhận thức đó.

Phi hành gia John Glenn đã thực hiện một thử nghiệm quan trọng bằng cách ăn món sốt táo được đóng gói trong dạng tuýp kim loại. Việc ông hoàn thành quá trình nuốt một cách dễ dàng đã đập tan những hoài nghi về rào cản sinh lý đối với việc ăn uống ngoài vũ trụ. 

Cơ chế sinh học nội tại giúp con người nuốt trong mọi tư thế

Lời giải cho khả năng nuốt trong môi trường vi trọng lực nằm ở cơ chế nhu động của hệ tiêu hóa. Đây là một quá trình sinh học diễn ra thông qua các đợt co thắt và giãn nở nhịp nhàng của các lớp cơ trơn. Nhu động không phụ thuộc vào lực hút bên ngoài mà vận hành dựa trên hệ điều hành nội tại của cơ thể.

Khi thức ăn được đưa vào thực quản, các nhóm cơ phía trên khối thức ăn sẽ co lại nhằm tạo lực đẩy xuống phía dưới. Đồng thời, các nhóm cơ phía dưới sẽ giãn ra để mở đường cho khối thức ăn di chuyển. 

Sự phối hợp đồng bộ này tạo ra một làn sóng cơ học đẩy vật chất đi một chiều xuyên suốt dọc theo ống tiêu hóa. Nghiên cứu y khoa đã chứng minh rằng hệ thần kinh ruột cùng các đám rối thần kinh chuyên biệt kiểm soát quá trình này một cách độc lập. Điều này giải thích vì sao một người vẫn có thể nuốt bình thường ngay cả khi đang ở tư thế dốc ngược đầu xuống đất trên Trái Đất.

Sau khi vượt qua thực quản, thức ăn tiếp tục chịu tác động của các đợt nhu động mạnh mẽ tại dạ dày. Tại đây, các cơ thành dạ dày co bóp để nhào trộn thực phẩm với dịch vị axit nhằm tạo thành hỗn hợp dưỡng chất Khi hỗn hợp này đi vào ruột non, các làn sóng co bóp tiếp tục nhiệm vụ đẩy và trộn lẫn chúng với các enzyme tiêu hóa.

Theo các tài liệu sinh lý học, tần suất co bóp của nhu động ruột ở một cơ thể khỏe mạnh dao động trung bình từ năm đến hai mươi lần mỗi phút. Tuy nhiên, hiệu quả của hệ thống này có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố tác động khác nhau. 

Hiện tượng tăng nhu động sẽ khiến thức ăn di chuyển quá nhanh gây cản trở việc hấp thụ nước và dẫn đến tình trạng tiêu chảy. Ngược lại, tình trạng giảm nhu động khiến chất cặn bã ứ đọng lâu ngày dẫn đến đầy hơi hoặc táo bón. 

Để duy trì sự ổn định của hệ thống này, các bác sĩ khuyến nghị duy trì chế độ ăn giàu chất xơ từ rau củ và uống đủ nước mỗi ngày.

Biến đổi vật lý trong dạ dày ảnh hưởng đến chế độ ăn của phi hành gia

Dù cơ chế nhu động giúp việc nuốt diễn ra thuận lợi, sự thiếu hụt trọng lực vẫn gây ra những biến đổi vật lý đáng kể bên trong cơ quan tiêu hóa. 

Trên Trái Đất, trọng lực đóng vai trò quan trọng trong việc phân tách chất lỏng và chất khí bên trong dạ dày. Chất lỏng nặng hơn sẽ nằm ở phía dưới còn chất khí nhẹ hơn sẽ nổi lên trên để được giải phóng ra ngoài qua hành động ợ hơi.

Trong môi trường vi trọng lực, sự phân tách này hoàn toàn biến mất khiến các thành phần bên trong dạ dày hòa trộn thành một hỗn hợp sền sệt lơ lửng. Điều này dẫn đến hiện tượng ợ ướt vì khi phi hành gia cố gắng đẩy khí ra ngoài thì chất lỏng cũng bị tống ngược lên theo thực quản. 

Đây là lý do chính khiến các loại đồ uống có gas bị hạn chế nghiêm ngặt trong thực đơn của các phi hành gia do nguy cơ gây khó chịu và trào ngược cao.

Cơ chế nhu động là minh chứng rõ nét cho sự tinh vi của cấu trúc cơ thể người. Quá trình tiến hóa đã trang bị cho chúng ta những hệ thống tự động hóa cực kỳ hiệu quả để duy trì các chức năng sống cơ bản mà không cần dựa dẫm vào các yếu tố ngoại cảnh như trọng lực. 

Hiểu rõ về các cơ chế này giúp các nhà khoa học tiếp tục cải thiện điều kiện sống và chế độ dinh dưỡng cho những thế hệ nhà du hành vũ trụ trong tương lai.