چگونه می توان مدت زیادی بدون اکسیژن زنده ماند
علمی و تکنولوژی › علمی
- 98/02/10
علم می‌گوید بدن انسان، تنها چند دقیقه بدون اکسیژن دوام می‌آورد؛ اما برخی افراد این حقیقت پذیرفته‌شده را نمی‌پذیرند.روی کابل ضخیمی که کریس لمونز را به کشتی وصل می‌کرد، شکافی ایجاد شده بود. این کابل گرما و اکسیژن موردنیاز او در عمق ۱۰۰ متری دریا را فراهم می‌کرد. با اینکه همکاران لمونز صدای وحشتناک شکستن این کابل را بهخاطر می‌آورند، او می‌گوید هیچ صدایی نشنیده است. کریس برای لحظه‌ای به‌سمت سازه‌ی فلزی زیر آب کشیده شد که در‌حال‌تعمیر آن بود. سپس، به‌سرعت به کف اقیانوس رفت. ارتباط او با کشتی و امید به یافتن او از بین رفته بود.
از همه مهم‌تر، مخزن اکسیژن رو‌به‌پایان بود و فقط ۶ تا ۷ دقیقه تا پایان آن زمان باقی مانده بود. لمونز در طول ۳۰ دقیقه در اعماق دریای‌شمالی، با تجربه‌ای روبه‌رو می‌شد که تعداد کمی از آن جان سالم به‌در برده‌اند: اتمام اکسیژن. او می‌گوید:
مطمئن نبودم بتوانم شرایط را کنترل کنم. من با بستر دریا برخورد کردم و در تاریکی مطلق فرورفته بودم. می‌دانستم مخزن اکسیژن رو‌به‌پایان است و فرصتی برای نجات از این مخمصه ندارم. به فکر تسلیم افتادم. به‌یاد می‌آورم اندوه بزرگی من را احاطه کرده بود.
لمونز بخشی از تیم غواصی اشباع بود که لوله‌کشی‌های نفتی را در میدان نفتی هانتینگتون تعمیر می‌کردند. این میدان در فاصله‌ی ۲۰۴ کیلومتری از شرق ابیردن در ساحل شرقی اسکاتلند قرار گرفته است. غواصان برای اتمام این کار، باید یک ماه کامل را جدا از سایر کارکنان در محفظه‌های ویژه‌ی غواصی می‌گذراندند. در این لوله‌های ۶ متری، سه غواص باید فشار زیر آب را تحمل می‌کردند.
سه غواص می‌توانند همکارهای خود را فقط خارج از محفظه‌ها ببینند و درغیر این‌صورت از آن‌ها جدا هستند. معمولا قبل از آنکه کارکنان محفظه‌های هایپرباریک را ترک کنند، ۶ روز فشردهزدایی می‌شوند. در این محفظه، فشار بدن غواصان متناسب با فشار محیط تنظیم می‌شود. لیمونز ۳۹ ساله می‌گوید:
این موقعیت بسیار عجیب است. فرض کنید روی کشتی‌ای زندگی می‌کنید که با افراد زیادی احاطه شده و تنها به‌اندازه‌ی چند صفحه‌ی فلزی با شما فاصله دارند؛ اما کاملا از آن‌ها جدا شده‌اید. گاهی اوقات، بازگشت از ماه آسان‌تر و سریع‌تر از بازگشت از اعماق دریا است.
دلیل اهمیت عمل فشردهزدایی یا کاهش فشار این است که گاز نیتروژنی که غواصان تنفس می‌کنند، در جریان خون و بافت آن‌ها حل می‌شود. وقتی به سطح می‌آیند، فشار آب اطراف کاهش می‌یابد و حباب‌های نیتروژن خارج می‌شوند. اگر این اتفاق به‌سرعت رخ دهد، می‌تواند آسیب‌های دردناک بافتی و عصبی را به‌دنبال داشته باشد و درصورت ایجاد حباب در مغز، حتی می‌تواند به مرگ منجر شود.
غواصان در چنین پروژه‌هایی زندگی خود را به‌خطر می‌اندازند. لمونز مجبور بود مدت طولانی از نامزدش، موراگ مارتین، دور باشد. ۱۸سپتامبر۲۰۱۲ برای لمونز و دو همکار او، دیو یوآسا و دانکن آلکاک، مثل سایر روزها شروع شد. این سه غواص وارد محفظه‌ای غواصی شدند که در فاصله‌ی پایین‌تری درمقایسه‌با کشتی قرار داشت. مأموریت آن‌ها انجام کار تعمیرات در اعماق بود. لمونز بهخاطر می‌آورد:
آن روز هم مثل سایر روزها، روزی معمولی بود. سطح دریا کمی متلاطم بود؛ اما اعماق آن کاملا شفاف بود.
لمونز به‌اندازه‌ی دو همکار دیگر خود باتجربه نبود؛ ولی هشت سال غواصی کرده بود و یک‌ونیم سال نیز تجربه‌ی غواصی اشباع را داشت و در ۹ برنامه‌ی غواصی آب‌های عمیق شرکت کرده بود.
بااین‌حال، این دریای خشمگین زمینه‌ساز مجموعه‌ای از حوادث شد که جان لمونز را به‌خطر انداخت. شناورهای غواصی معمولی از سیستم‌های پیشران و هدایت کامپیوتری موسوم به موقعیت‌یابی دینامیک استفاده می‌کنند تا بتوانند موقعیت غواصان را ردیابی کنند. لمونز و یوآسا مشغول تعمیر لوله‌های اعماق آب بودند و آلکاک هم در شناور غواصی بر آن‌ها نظارت می‌کرد که ناگهان سیستم موقعیت‌یابی دینامیک کشتی بی‌بی توپاز از کار افتاد و کشتی منحرف شد.
آب سرد و کاهش نرخ سوخت و ساز احتمال زنده ماندن بدون اکسیژن را افزایش می دهند
در بستر دریا، هشدارهایی روی سیستم ارتباطی غواصان ظاهر شد. به لمونز و یوآسا اعلام شد به شناور بازگردند؛ اما همین‌که می‌خواستند از کابل مرکزی برای بالارفتن استفاده کنند، کشتی به‌سمت سازه‌ای فلزی منحرف شد که در‌حال‌تعمیر آن بودند.
درحالی‌که غواصان نزدیک به سطح آب بودند، کابل اتصالی لمونز به قطعه‌ی فلزی سازه گیر کرد و قبل از آنکه بتواند آن را آزاد کند، انحراف کشتی باعث کشیدگی کابل شد و او با تیرهای فلزی برخورد کرد. لمونز می‌گوید:
دیو متوجه بروز مشکل شد و به‌سمت من برگشت. ما به چشم‌های یکدیگر خیره شده بودیم و لحظات سختی را می‌گذراندیم. او با ناامیدی تلاش می‌کرد به من برسد؛ اما کشت، او را می‌کشید. علاوه‌برآن، می‌دانستم اکسیژن کافی ندارم؛ زیرا کابل به‌سختی کشیده شده بود.
این ماجرا در قالب فیلم مستندی با عنوان آخرین نفس (Last Breath) منتشر شد.
کابل که ترکیبی از لوله‌ها و سیم‌های الکتریکی بود، به‌دلیل کشیدگی دچار اختلال شد. لمونز بلافاصله گره‌ی روی کلاه خود را بازکرد تا اکسیژن مخزن کوله‌پشتی را فعال کند؛ اما قبل از آنکه بتواند کاری انجام دهد، کابل پاره شد و او را به قعر دریا فرستاد. او به‌شکل معجزه‌آسایی در تاریکی مطلق، خود را به سازه رساند و به امید دیدن شناور غواصی از آن بالا رفت. او می‌گوید:
وقتی به آنجا رسیدم، هیچ شناوری نمی‌دیدم. سعی کردم به خود آرامش دهم و اکسیژن باقی‌مانده را حفظ کنم. تنها ۶ تا ۷ دقیقه با اتمام اکسیژن فاصله داشتم. انتظار نداشتم نجات پیدا کنم.
بدن انسان بدون اکسیژن فقط چند دقیقه می‌تواند دوام بیاورد و بعدازآن، فرایندهای زیستی سلول‌ها متوقف می‌شوند. سیگنال‌های الکتریکی تقویت‌کننده‌ی نورون‌های مغزی کاهش می‌یابند و درنهایت، به‌صورت یک‌جا متوقف می‌شوند. مایک تیپتون، سرپرست آزمایشگاه محیطی دانشگاه پورتسماوث بریتانیا می‌گوید:
بدن انسان مخزن عظیمی از اکسیژن نیست؛ اما نحوه‌ی مصرف اکسیژن به نسبت سوخت‌وساز بدن وابسته است.
مصرف اکسیژن فرد بالغ در حالت استراحت، معمولا بین یک‌پنجم و یک‌چهارم لیتر در دقیقه است و در حالت ورزش، این میزان به چهار لیتر در دقیقه افزایش می‌یابد. براساس مطالعه‌ای روی افرادی که مدت طولانی زیر آب دوام آورده‌اند، مصرف اکسیژن در حالت استرس، نسبت سوخت‌وساز بدن را افزایش می‌دهد.
روی عرشه‌ی کشتی، کارکنان با ناامیدی سعی می‌کردند به‌صورت دستی کنترل شناور را برگردانند تا همکار ازدست‌رفته‌ی خود را نجات دهند. درنهایت توانستند زیردریایی را به امید یافتن همکارشان فعال کنند. لمونز می‌گوید:
آخرین ذرات هوای مخزن را به‌یاد می‌آورم. دم‌وبازدم برایم دشوار شده بودم؛ دقیقا مثل لحظات قبل از خواب بود. اصلا خوشایند نبود؛ اما به‌یاد می‌آورم احساس خشم می‌کردم و دربرابر نامزدم، موراگ، احساس شرمندگی داشتم. دربرابر خسارتی که قرار بود به افراد دیگر برسد، خشمگین بودم. چند لحظه بعد، دیگر چیزی حس نکردم.
سی دقیقه طول کشید تا کارکنان بی‌بی توپاز بتوانند کنترل سیستم موقعیت‌یابی دینامیک را دوباره در دست گیرند. وقتی یواسا به لمونز رسید، بدن او بی‌جان بود.
یوآسا همکار ازدست‌رفته‌ی خود را به شناور بازگرداند و او را به‌سمت آلکوک فرستاد. وقتی کلاه او را درآوردند، رنگ چهره‌ی لمونز آبی شده بود و نفس نمی‌کشید. آلکوک عملیات احیا و تنفس دهان‌به‌دهان را دومرتبه انجام داد. لمونز به‌طرز معجزه‌آسایی به‌هوش آمد. او می‌گوید:
احساس سنگینی داشتم و فقط سوسوی چراغ‌ها را می‌دید. خاطره‌ی واضحی از زمان به‌هوش‌آمدن ندارم. فقط به‌یاد می‌آورم همکارم در سمت دیگر مخزن با حالتی خسته نشسته بود. چند روز بعد، به‌یاد آوردم چه اتفاقی افتاده است.
تقریبا هفت سال پس از حادثه، لمونز هنوزهم متحیر است که چگونه مدتی طولانی بدون اکسیژن دوام آورده است. در حالت عادی، او باید در بستر دریا می‌مرد؛ اما به‌نظر می‌رسد آب سرد دریای شمال در عمق صدمتری نقش زیادی در زنده‌‌ماندن او ایفا کرده است. دمای هوا احتمالا زیر سه درجه بوده و بدون جریان آب داغ، بدن و مغز او به‌سرعت سرد شده‌اند.
تیپتون می‌گوید:
سرمایش سریع مغز می‌تواند برای شخص زمان بخرد. اگر دما را ۱۰ درجه کاهش دهید، نرخ سوخت‌وساز بدن یک‌دوم تا یک‌سوم کاهش می‌یابد. اگر دمای مغز تا ۳۰ درجه کاهش پیدا کند، زمان بقا از ۱۰ به ۲۰ دقیقه می‌رسد. درصورتی‌که دمای مغز به ۲۰ درجه برسد، شخص می‌تواند حتی یک ساعت هم زنده بماند.
گاز فشرده‌ای که غواصان اشباع تنفس می‌کنند، به لمونز فرصت دوباره بخشیده است. تنفس سطح بالای اکسیژن در شرایط فشار، باعث حل‌شدن آن در جریان خون می‌شود و بدن می‌تواند به دیگر منابع اکسیژن تکیه کند.
هیپوکسیا
غواصان بیشتر از سایر مردم، کمبود ناگهانی هوا را تجربه می‌کنند؛ اما مشکل کمبود اکسیژن در بعضی مشاغل و موقعیت‌های دیگر هم اتفاق می‌افتد. برای مثال، آتش‌نشانان اغلب هنگام ورود به ساختمان‌های دودگرفته به تجهیزات تنفسی وابسته هستند یا خلبانان جت‌های جنگنده اغلب از ماسک‌های اکسیژن استفاده می‌کنند.
کمبود اکسیژن که به «هیپوکسیا» هم معروف است، در وضعیت‌های دیگر هم اتفاق می‌افتد. کوهنوردان معمولا در ارتفاعات با شرایط کمبود اکسیژن روبه‌رو می‌شوند؛ وضعیتی که اغلب به حادثه منجر می‌شود. درصورت کاهش اکسیژن، عملکرد مغز مختل می‌شود که پیامد آن، تصمیم‌گیری ضعیف و سرگیجه خواهد بود.
بیماران در اتاق عمل اغلب دچار هیپوکسیای خفیف می‌شوند که بر احیای آن‌ها تأثیر می‌گذارد. دلیل سکته‌ی مغزی هم کمبود اکسیژن مغز است که به مرگ سلول و آسیب به آن منجر می‌شود. تیپتون دراین‌باره می‌گوید:
آخرین مرحله در بسیاری از بیماری‌ها، هیپوکسیا است. در این وضعیت، فرد بیمار دید خود به محیط پیرامون را از دست می‌دهد و به نقطه‌ای خیره می‌شود؛ به‌همین‌دلیل، بسیاری از افراد در وضعیت نزدیک به مرگ، نوری را در انتهای تونلی می‌بینند.
لمونز از موقعیت بدون اکسیژن نجات پیدا کرد و پس از این شرایط سخت، کبودی‌هایی در پاهای او ظاهر شد. بااین‌حال، لمونز اولین کسی نیست که بدین‌شکل نجات پیدا می‌کند. تیپتون ۴۳ نمونه از افرادی را بررسی کرد که مدت طولانی بدون اکسیژن در آب مانده‌اند. چهار نفر از این گروه، ازجمله دختری دو‌و‌نیم‌ساله نجات پیدا کردند. این دختر خردسال ۶۶ دقیقه زیر آب مانده بود. تیپتون می‌گوید:
احتمال نجات زنان و کودکان بیشتر است؛ زیرا جثه‌ی آن‌ها کوچک‌تر هستند و بدن آن‌ها سریع‌تر سرد می‌شود.
آموزش غواصان اشباع مثل لمونز، سازگاری بدن آن‌ها با موقعیت‌های سخت را افزایش می‌دهد. براساس پژوهش‌های دانشگاه علوم و فناوری نروژ (NTNU)، تغییر فعالیت ژنتیکی سلول‌های خونی غواصان اشباع، آن‌ها را برای رویارویی با موقعیت سخت آماده می‌کند. اینگرید افتدال، سرپرست باروفیزیولوژی NTNU می‌گوید:
در برنامه‌های ژنتیکی انتقال اکسیژن، تغییرات درخورتوجهی شاهد بودیم. هموگلوبین‌ها وظیفه‌ی حمل اکسیژن در سلول‌های خونی را برعهده دارند. متوجه شدیم فعالیت ژن‌ها در تمام سطوح انتقال اکسیژن از هموگلوبین تا تولید و فعالیت سلول‌های سرخ خون در غواصی اشباع کاهش پیدا می‌کند.
به‌اعتقاد افتدال و همکارانش، کاهش گردش خون واکنشی به تراکم فراوان اکسیژن در اعماق آب است. ممکن است کُندشدن انتقال اکسیژن در بدن لمونز دلیل نجات او باشد.
ورزش قبل از غواصی هم به کاهش این خطر کمک می‌کند. افراد بومی که معمولا از روی عادت و بدون هوای بیشتر غواصی می‌کنند، ثابت می‌کنند بدن انسان چقدر می‌تواند بدون اکسیژن دوام بیاورد. برای نمونه، ساکنان باجائو در اندونزی می‌توانند بدون نیاز به مخزن اکسیژن برای شکار غذای خود به عمق ۷۰ متری آب بروند.
عملیات نجات
لمونز می‌گوید هیچ‌چیز از آخرین نفس‌های خود به‌یاد نمی‌آورد. فقط بهخاطر می‌آورد که پس از رسیدن به هوشیاری، احساس سرگیجه کرده است.
ملیسا ایلاردو، مختصص ژنتیک تکامل دانشگاه یوتا، معتقد است مردم باجائو به‌صورت ژنتیکی به‌تکامل رسیده‌اند و طحال آن‌ها ۵۰ درصد بزرگ‌تر از همسایگان سالائونی آن‌ها است. طحال نقش مهمی در این فعالیت‌ها ایفا می‌کند. ایلاردو می‌گوید:
اصطلاحی به‌نام واکنش غواصی پستانداران وجود دارد که در انسان‌ها شامل ترکیبی از نگه‌داشتن تنفس و شناورشدن در آب است. یکی از آثار غواصی طولانی‌مدت، انقباض طحال است. طحال به‌عنوان مخزنی غنی از سلول‌های قرمز خونی و اکسیژن عمل می‌کند و وقتی منقبض می‌شود، سلول‌های قرمز خونی به‌گردش درمی‌آیند و تولید اکسیژن را افزایش می‌دهند. در این وضعیت، طحال مثل مخزن تنفس بیولوژیکی عمل می‌کند.
طحال بزرگ اهالی باجائو، تولید خون اکسیژنی را افزایش می‌دهد و بدین‌ترتیب، آن‌ها زمان بیشتری در اعماق آب دوام می‌آورند. هر غواص اهل باجائو می‌تواند ۱۳ دقیقه زیر آب بدون اکسیژن دوام بیاورد. لمونز سه هفته پس از حادثه، به کارش در همان منطقه ادامه داد. درحال‌حاضر، او با نامزدش ازدواج کرده و آن‌ها یک دختر دارند. او می‌گوید:
یکی از دلایل اصلی زنده ماندنم، اطرافیانم بودند. درحقیقت، من کار کوچکی را انجام دادم. این تخصص افراد همراه و افراد حاضر روی کشتی بود که به‌کمک من آمدند. من خیلی خوش‌‌اقبال بودم.
پس‌ازاین حادثه، تغییرات عمده‌ای در جامعه‌ی غواصی به‌وجود آمد. غواصان حالا از مخازن اکسیژنی استفاده می‌کنند که ۴۰ دقیقه دوام می‌آورند. کابل‌های اتصالی با لامپ‌های شب‌تابی پوشیده شده‌اند تا مشاهده‌ی آن‌ها در اعماق آب آسان‌تر باشد. زندگی لمونز هم از زمان حادثه متحول شده و دیدگاه او به مرگ تغییر کرده است. او می‌گوید:
دیگر از مرگ نمی‌ترسم؛ بلکه آن را مرحله‌ای می‌دانم که باید پشت‌سر گذاشت.
