¿Soportaría el cuerpo humano vivir en planetas con mayor gravedad que la Tierra?

Una vez leí una novela sobre un planeta prisión que fue elegido para hacer sufrir a los prisioneros. Una de las diferentes "torturas" era una gravedad tres veces mayor que la de la Tierra.

¿Soportaría el cuerpo humano vivir bajo tal gravedad? Se sabe que vivir en condiciones de no gravedad por largos periodos de tiempo tiene consecuencias negativas para el organismo. ¿Un entorno de alta gravedad también sería negativo o solo fortalecería a las personas con el tiempo?

NOTA: Aquí hay una discusión sobre si las preguntas sobre mundos ya existentes están en el tema.

Los planetas del mundo pesado y los humanos adaptados para vivir en ellos son un tropo de ciencia ficción bastante estándar. Entonces, si es o no un mundo existente específico, realmente no importa.
Cita de The Biology of Human Survival: Life and Death in Extreme Environments, Claude A. Piantadosi: Voluntarios humanos han tolerado 1,5 g durante siete días sin efectos nocivos aparentes. Sin embargo, después de solo veinticuatro horas a 2 g, se detecta evidencia de un desequilibrio de líquidos significativo. A 3g o 4g la fatiga es limitante y por encima de 4g los factores cardiovasculares limitan la tolerancia g. -- No he leído el texto completo, por lo que me pareció inadecuado enumerarlo como una respuesta completa. books.google.com/books?hl=fr&id=Lqz-4XU5m28C
@Keeta, realmente deberías convertir esto en una respuesta completa, es la mejor hasta ahora solo para la fuente.
Pensamientos secundarios, sin embargo: un mundo 3G requiere una buena razón para no tener una atmósfera imposiblemente densa. Para diluir una atmósfera, debe reaccionar para formar rocas (la mayor parte del CO2 en la Tierra se encuentra en las rocas carbonatadas; Venus, no tanto) o debe darle velocidad de escape. Este último es muy sensible a la gravitación.

Respuestas (15)

La respuesta simple es "sí".

La respuesta más compleja es "depende" y "cuánto más pesado".

Con el tiempo, se podría esperar que la evolución ayudara, los huesos se espesarían. La altura disminuiría, las personas podrían incluso retroceder hacia piernas más cortas y movimientos de 4 patas al estilo de los grandes simios.

Sin embargo, eso no ayuda a las primeras víctimas pobres, así que pensemos en esto.

Digamos que un hombre adulto pesa 80 kg en la tierra.

En 2G pesarían 160kg; con 3G pesarían 240 kg.

Esos están empezando a ser pesos serios, aún podría moverse, pero sería un esfuerzo. Suponiendo que se alimentó lo suficiente, desarrollaría una gran fuerza muscular, pero aún puede esperar que los huesos y las articulaciones sientan la tensión. El corazón y los pulmones tendrían que trabajar más, las úlceras de decúbito se desarrollarían más rápido.

Incluso los tropiezos y caídas menores se volverían mucho más graves, un simple tropiezo fácilmente podría provocar múltiples fracturas de huesos y un resbalón en las escaleras podría ser fatal. De hecho, es poco probable que haya escaleras y ciertamente no escaleras de mano.

Dormir sería un problema y flotar en el agua con un dispositivo de respiración podría convertirse en una forma popular de dormir. La natación sin duda sería una recreación popular ya que el agua soportaría su peso (aún debería flotar).

El embarazo sería un gran riesgo, incluso en la tierra las personas experimentan problemas de espalda y otros dolores por el peso. Incluso si el embarazo transcurriera normalmente (y no tengo conocimiento de ningún estudio que brinde evidencia de eso), habría un alto riesgo de lesiones y percances.

El medio ambiente lo someterá a una presión constante, por lo que puede esperar que la esperanza de vida se acorte (los corazones débiles serían fatales, los huesos tienden a debilitarse a medida que envejece).

Entonces, la conclusión inmediata es que los adultos jóvenes sanos sobrevivirían. Todos los demás están en problemas....

'con el tiempo se puede esperar que la evolución ayude': Solo si las personas sobreviven. Y si estás constantemente enviando colonos a un planeta pesado esperando que una proporción de ellos muera para que los que sobrevivan puedan engendrar niños más adecuados, lo que estás haciendo es técnicamente eugenesia. Eugenesia brutal asistida por la gravedad.
@JoeBloggs Sí. Nunca dije que fuera algo agradable de hacer :)
¡Me alegro de que estemos de acuerdo en ese punto! :D
+1 por incluir problemas con el embarazo (también una buena respuesta, pero sí).
Querrás aclarar el tema del peso. La masa nunca cambia; el peso sí. Entonces, la masa siempre será de 80 kg, pero el peso no.
Creo que tener que adaptarse a un entorno de alta gravedad requeriría mucho más tiempo que adaptarse a un entorno de baja gravedad. Por lo tanto, si las personas se adaptaran a un entorno de alta gravedad, probablemente sería una mala idea irse a un entorno de baja gravedad si desearan volver más tarde a su entorno de alta gravedad. Por lo tanto, creo que las visitas físicas entre personas de planetas de baja y alta gravedad serían poco probables, a menos que planearan quedarse. Solo un aspecto limpio de la interacción humana, o la falta de ella, que podría desarrollarse potencialmente.
El peso es la masa (m) por la aceleración gravitatoria (G = 9,8 m/s^2). En la Tierra, su peso en SI es 80 kg * G = 784 Newtons (Olvidé si esa es la unidad correcta para el peso... pero es para la fuerza, que es lo mismo (Masa * Aceleración). Si aumenta la gravedad, por sus dos factores serían 80 * (G* 1.5) = 1176N y 80* (G * 3) = 2352N respectivamente. Tenga en cuenta que la masa (80 kg) nunca cambia. (Consulte la siguiente publicación para el peso imperial, es decir, lo que usan los estadounidenses).
@hszmv Umm. ¿Por qué un aumento de la gravedad de 2 está representado por 1,5 en tu fórmula? De dónde viene eso. 1G = 9.8m/s, 2G=19.6m/s, etc. Una masa de 80kg tiene un peso equivalente a 80kg en la tierra a 1G un peso equivalente a 160kg en la tierra a 2G, etc.
En términos de libras imperiales, 80 kg en la Tierra son aproximadamente 176 libras. Teniendo en cuenta que lbs no mide masa. Esa unidad se llama slug y rara vez se usa. Nuevamente, en cualquier situación permanecerá constante. En un mundo de gravedad 1,5x, esta misma masa pesaría 264 libras. En 3x Gravedad, esta misma masa pesaría 528 libras. Las personas de estos pesos existen en la Tierra y se encuentran en varias etapas de salud física... sin embargo, alguien que pesa 528 libras en la Tierra ha tenido años para desarrollar la masa muscular necesaria para mover ese peso.
@TimB Porque leí otra respuesta que discutía 1.5, mi error. Por cierto, los Newtons y las libras relacionadas son 1568 N y 352 lbs respectivamente.
Si las personas crecieran (solo una generación) en ese planeta, estarían más acostumbrados a ese entorno, ¿no? deberían desarrollar huesos y músculos más fuertes que sus padres, ¿verdad?
@NuloenTheSeeker Dentro de los límites, sí. El cuerpo responderá a las tensiones que se le imponen y, por ejemplo, trabajar constantemente más duro hará que se desarrollen más músculos. Existen limitaciones tanto para la adaptación inmediata (primera generación) como para la adaptación evolutiva (n generaciones) en términos de qué tan drástico es el cambio que puede afrontar. Si no sobreviven suficientes personas para reproducirse, todos mueren antes de que la evolución tenga la oportunidad de activarse y si la tensión es demasiado, la primera generación no podrá adaptarse lo suficiente para sobrevivir.
Si alguna vez ha estado en Rotor en.wikipedia.org/wiki/Rotor_(ride) o Graviton en.wikipedia.org/wiki/Gravitron , ha experimentado 3G. Cuando era niño, me "paraba" en el rotor (perpendicular a las paredes giratorias). Fue difícil pero factible durante la duración del viaje. Sin soporte tecnológico (por ejemplo, exoesqueleto), sería difícil mantenerlo durante horas y mucho menos años.
@EricJ. Eso parece poco probable (tanto por razones de seguridad como de equilibrio): la memoria de la infancia no es confiable, por lo que es posible que desee verificarla de alguna manera :) Estoy de acuerdo en que sería difícil, aunque difícil no es imposible y los músculos se adaptarían si sobrevivió lo suficiente.
@TimB Era una era diferente cuando era niño. Habiendo dicho eso, encontré imágenes de algunos niños parados en Graviton (también un paseo 3G según Wikipedia) youtube.com/watch?v=ekWGSw9fxzI

Su ubicación 3G mataría a la mayoría de los humanos no mejorados con bastante rapidez, en cuestión de días o semanas, dependiendo del nivel de condición física inicial del humano en cuestión. La cantidad de tensión adicional que esto impone al corazón es bastante grande para cualquier posición que no implique acostarse, similar a correr casi a toda velocidad todo el tiempo , e incluso acostarse ejercería una presión sobre el corazón similar a caminar constantemente. .

Además, acostarse en estas condiciones causaría rápidamente úlceras por presión que requerirían algún tipo de movimiento.

Incluso el movimiento sería peligroso, una caída estando de pie equivaldría a caer desde un balcón del segundo piso en 1 g, y una caída a cuatro patas, no imposible dado que el peso efectivo del sujeto sería el triple de lo normal, cuando los humanos normalmente solo pueden levantar su propio peso para duplicar su propio peso - sería lo mismo que una caída desde su propia altura en 1g.

Me parece una tortura bastante efectiva...

¿Estas seguro acerca de esto? Creo que está exagerando los efectos de 3g teniendo en cuenta que hoy en día hay personas vivas que pesan más de 600 kg... no sería agradable, pero creo que 3g estaría al límite de la supervivencia. También me gustaría saber de dónde viene la figura del balcón del segundo piso.
@TimB: ¿Personas que pesan más de 600 kg? ¿Puede proporcionar pruebas de esa afirmación?
@celtschk Google proporcionará muchos ejemplos. en.wikipedia.org/wiki/List_of_the_heaviest_people : dos tienen un peso máximo de más de 600 kg y el tercero es solo 3 kg más bajo. Uno tenía un peso máximo no confirmado de más de 700 kg.
Entonces, ¿cuál sería la gravedad máxima a la que aún podría sobrevivir la mayoría y aún así castigar?
@ mike3, 2g probablemente podría sobrevivir a la mayoría, aunque habría una mortalidad significativamente mayor. Por otro lado, no estoy seguro de que sea un castigo tan grande a pesar de lo desagradable de la situación: hacer que los sobrevivientes sean tan musculosos y fuertes como un fisicoculturista...
Las personas de 600 kg todavía 'solo' tienen que bombear sangre a 1 g como todos los demás. Es posible que tengan que bombear más, pero la sangre en sí no pesa 3 veces más...
¿Y cuántas de esas personas de 600 kg se mantienen de pie sin ayuda?

Comenzaría con un experimento mental. Si me enviaran a un planeta 3G, creo que me mataría en un par de días, al menos sin estar preparado con anticipación. Pesaría más de 600 libras, el mero hecho de sentarme en la cama sería como hacer abdominales con mi esposa sentada en mi pecho y una bola de boliche atada a mi cabeza.

Creo que 2G lo impulsaría e incluso allí se necesitaría un poco de capacitación y mucha experiencia médica capacitada. 1.5G sería suficiente tortura.

Creo que nos faltan algunos factores en esta conversación. El efecto no sería el mismo que pesar más en este planeta. Sí, la atracción gravitacional te empujaría hacia abajo en una balanza de... digamos 600 kg. Bueno, también estaría arrastrando todo el líquido de su cuerpo hacia sus pies a un ritmo mayor. Tu corazón estaría trabajando no solo contra tu propio peso corporal, sino también para sacar la sangre del suelo. Digo, ignora el hecho de que una báscula te informará que pesas más. Lo importante es que toda la materia está siendo atraída hacia el centro del planeta. Incluso el agua se comprimiría en un jarabe espeso. Incluso las moléculas de aire serían atraídas hacia la superficie y sería mucho más difícil respirarlas. Los ojos y el tejido cerebral se comprimirían más y no funcionarían igual. Incluso una persona fuerte' Los vasos sanguíneos se colapsarían. Nadie viviría mucho tiempo con 3 Gs.

Un detalle menor: los kilogramos son unidades de masa, no de fuerza, que serían Newtons.
¿El agua se comprimiría en un jarabe espeso? ¿Puede explicar más por favor? ¡Pensé que la compresibilidad del agua era muy baja!
Creo que el único cambio en una masa de agua sería que las salpicaduras y los rocíos no viajarían muy lejos, y creo que las olas se disiparían rápidamente.
Nunca he visto ningún argumento de por qué el corazón tendría que trabajar más. La sangre no se bombea de una manera, es circular. Así que la sangre que baja está ayudando. Las personas no se desmayan bajo una carga alta de g (por ejemplo, jets) porque su corazón no puede manejarlo, es porque la sangre se centrifuga fuera de su cabeza. Y eso toma más de 3g.

Una respuesta es que no conocemos el efecto de la alta G a largo plazo.

Conocemos los efectos de la presión arterial alta. No es bueno. Bajo 3G, de pie o sentado, su cerebro necesita cierta presión normal para que no se desmaye. Tu corazón está unos 40 cm más abajo en tu cuerpo. Dos G adicionales agregan una presión en su corazón de 80 cm de agua o alrededor de 60 mmHg. En promedio, morirás un poco antes. En cuanto a la presión adicional sobre las arterias de las piernas...

También se sabe que las personas altas corren un mayor riesgo de sufrir una lesión cerebral si se caen. Caer en 3G será potencialmente mortal incluso para personas de baja estatura. Las extremidades rotas son mucho más comunes. La artritis a largo plazo espera.

Entonces, si no es letal a corto plazo, estoy bastante seguro de que arruinaría su salud a largo plazo.

Creo que requeriría ropa de compresión para evitar que la sangre intente asentarse en las piernas. La ropa de compresión reduciría sustancialmente la tensión ejercida sobre el corazón.

Un pasatiempo estereotípico de los presos es pasar mucho tiempo en la sala de pesas. Esta prisión es una sala de pesas 24/7. Cualquier preso que terminara la pena de prisión sería extremadamente musculoso. ¿Quizás se requeriría un collar de control y el alistamiento automático en los Marines Espaciales al momento de la liberación?

Piense en cómo se siente un piloto de jet en su asiento durante un giro un tanto rutinario. Así es como te sentirías todo el tiempo .

Me opondré a la tendencia y diré que podría, sin demasiados problemas, siempre que tenga la tecnología de soporte adecuada.

La tecnología clave es:

  • Trajes de compresión: @MichaelRichardson señaló que estos evitarían los problemas inducidos por la circulación.

  • La natación casi no se vería afectada. De hecho, sería un medio de locomoción preferido. Sospecho que el cuerpo humano podría sobrevivir perfectamente en 3G, si casi nunca tuviera que salir del agua.

  • La cantidad de músculo que se desarrollaría sería enorme . Creo que hay levantadores de pesas que pueden levantar 3 veces su propio peso corporal. Una persona en esta circunstancia solo necesita levantar el doble de su peso.

Pero ninguna de esas es la verdadera solución.

La solución: exoesqueletos motorizados

Los exoesqueletos motorizados son la verdadera solución. Sosteniendo y moviendo el cuerpo desde el exterior, los problemas de mayor gravedad se eliminan en su mayoría.

¿Alguna vez has estado en una montaña rusa? La fuerza G que se siente en una montaña rusa promedio es de aproximadamente 1,67 g. Ahora duplique la sensación que sintió cuando lo aplastaron contra el respaldo de su asiento y lo azotaron en las esquinas, y aplíquelo directamente hacia abajo, constantemente. Decir que fue utilizado como tortura no sería irrazonable.

Recuerdo haber leído en alguna parte que el humano promedio estaría bien e incluso prosperaría en una gravedad de +/- 20% de la gravedad de la Tierra. Pero recuerda que nuestros cuerpos están específicamente adaptados para lo que consideramos 1 g. por supuesto, una gravedad más baja se adapta más fácilmente. Pero incluso si tuviéramos una vivienda a largo plazo en Marte, probablemente tendría consecuencias bastante graves para nuestra salud durante largos períodos de tiempo. Es por eso que cualquier misión tripulada a Marte sería un viaje de ida.

¿Sobreviviente? ¿Qué tal vivir? ¿Y la construcción de refugios? ¿Descargar carga? Luego, en última instancia, producción de alimentos, reparación de equipos. Seríamos inválidos en el mejor de los casos. ¿Y la procreación? Ese es un resultado de éxito poco probable dadas las dificultades en circunstancias normales. En cuanto a la natación, creo que uno se ahogaría muy rápido debido al aplastamiento en el abdomen.

Prolongado 1,5 - 2 g no factible. Incluso un programa de aclimatación gradual de varios años eliminaría a todos menos a unos pocos.

OMI

Después de leer algunas de estas respuestas, y solo algunas, creo que una cosa se da por sentada. Aumentar la gravedad aumentaría la presión sobre el fluido en su cuerpo. Tu sangre, el fluido alrededor del cerebro, el ácido de tu estómago, cada líquido en tu cuerpo se volvería más pesado. Su piel también se volvería más pesada, haciéndola tirar y rasgarse. TAL VEZ 1.5x la gravedad normal de la Tierra podría sobrevivir, pero no creo que nada más que eso sea plausible.

...a menos que haya podido manipular su "energía" (Chi/Ki/fuerza vital) para mejorar sus habilidades físicas. Entonces posiblemente podría manejar más de un aumento.

Se eliminó la fuente uno del artículo original, pero se proporcionaron citas: ¿Podrían los humanos colonizar un planeta con una gravedad más fuerte? La afirmación aquí (aparentemente respaldada por la NASA) es que el umbral de supervivencia absoluto es un 4G constante, y que hasta 3G probablemente sería algo a lo que los residentes podrían adaptarse. Entonces, en términos generales, tiene razón, pero tiene que marcar su nivel de plausibilidad un poquito.

En realidad investigué esto hace un tiempo. Lo más probable es que algunos de los efectos secundarios sean menos graves si la atmósfera tiene una concentración de oxígeno más alta que la nuestra. Parece que si tiene más O2, es probable que sea factible un cuerpo más pequeño y compacto, también hace otras modificaciones como una hemocianina y, como se mencionó, es factible que exista inteligencia acuática en una región relativamente pequeña cerca o en la superficie. High G no es realmente un gran problema si las formas de vida evolucionaron para tolerarlo, creo que habría formas de vida similares a los delfines, saliendo a la superficie para respirar esa fina capa de oxígeno cerca de la superficie.

¡Bienvenido a WorldBuilding! Si tiene un momento, realice el recorrido y visite el centro de ayuda para obtener más información sobre el sitio. ¡Que te diviertas!

Superviviente

Este artículo hace referencia a un estudio que dice que se puede sobrevivir con 3-4 g.

Algunas citas de elección:

Nuestros huesos son estructuras impresionantes en lo que respecta a la ingeniería. De hecho, nuestra tibia podría soportar algo así como 90 veces la gravedad de la Tierra (g) antes de astillarse.

Las tensiones dinámicas y los efectos de torsión harían un trabajo rápido de nuestro esqueleto, reduciendo el límite real a algo más cercano a 10 g .

Procesando los números sobre el poder del músculo humano, los investigadores determinaron que con un entrenamiento riguroso podríamos ser capaces de empujar contra la gravedad que no supera los 5 g.

el equipo determinó que un ser humano con su capacidad atlética [la de Björnsson] podría moverse lentamente alrededor de un planeta con una gravedad, o g, de aproximadamente 4,6 veces la de la Tierra.

Nuestro corazón apenas puede hacer frente a unos 5 g de gravedad, por encima de los cuales empezaríamos a desmayarnos.

Entonces podríamos sobrevivir, aunque con entrenamiento y sufling, entre 3-4g , pero no sería cómodo.

Dada la analogía entre levantar pesas y una mayor gravedad, sospecho que al menos algunos de los prisioneros ganarían fuerza.

Según la Gravedad superficial , ningún planeta de nuestro sistema solar tiene 3g en superficie (Júpiter no es un lugar muy cómodo para vivir, pero se sitúa en 2,5g; vivir en el sol, dejando aparte la radiación y el calor extremos, es otra historia, con 28g en la superficie").

¡Tu dispositivo de tortura a 3g es increíble! Piense en un piloto de avión de combate en 3g todo el tiempo ...

Una forma interesante de mostrar por qué no es un problema en nuestro sistema solar, pero no responde directamente a la pregunta.

3g? Casi imposible, 2g probablemente tampoco sea muy factible, pero tal vez 1.5-1.8... Creo que hay algunas drogas y ejercicios de respiración/mentales que podrían hacer que la transición sea mucho más tolerable física y mentalmente. La cocaína, por ejemplo, si se administra por vía intravenosa inmediatamente le da al sujeto un subidón de euforia y eleva la presión arterial a medida que los vasos sanguíneos se contraen. Eso, combinado de vez en cuando con la triptamina psicodélica (que a menudo actúa como un botón de reinicio en el sistema nervioso) podría ayudar al cuerpo a acelerar/facilitar la transición necesaria para adaptarse. Eso es solo un pensamiento.

en 3G id b sorprendido si algún organismo nativo de la tierra sobrevive a ese dolor de presión. La cinética a ese nivel de Gforce es irremediablemente desorientadora. Ese es un sistema de dinámica de gobierno que es completamente absurdo incluso imaginar algo que suceda, excepto cosas que caen súper rápido. incluso eso es difícil de imaginar