Khi ở trong không gian không trọng lực, thức ăn mà phi hành gia nuốt vào sẽ di chuyển như thế nào trong cơ thể?

Trên Trái Đất, vật thể sẽ rơi xuống đất nhờ vào lực hút của trọng lực. Vậy khi chúng ta uống nước hoặc ăn một miếng sandwich, liệu trọng lực có kéo thức ăn xuống dạ dày hay không?

Nếu trọng lực là yếu tố quyết định, làm sao phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) có thể ăn uống thoải mái mà không bị nghẹn hay trào ngược? Câu trả lời nằm ở một cơ chế tự động của cơ thể con người mang tên 'nhu động'.

Nỗi lo sợ của thời kỳ không gian ban đầu

Quay lại những năm 60, khi các nhà khoa học lo ngại rằng con người không thể nuốt thức ăn hoặc có thể bị nghẹn trong môi trường thiếu trọng lực. Chỉ khi sứ mệnh Mercury-Atlas 6 vào năm 1962, mọi nghi ngờ mới được xua tan.

Trong chuyến bay đó, phi hành gia John Glenn đã chứng minh các chuyên gia sai lầm khi anh ăn thành công món 'sốt táo' từ một chiếc tuýp kim loại. Vickie Kloeris, quản lý Phòng thí nghiệm Hệ thống Thực phẩm Không gian của NASA, giải thích rằng 'Đó giống như việc cho họ dùng thức ăn cho trẻ em trong tuýp kem đánh răng'.

Sự kiện quan trọng này đã đưa John Glenn trở thành người Mỹ đầu tiên thưởng thức bữa ăn trong không gian, mở ra một kỷ nguyên mới đầy hứa hẹn cho các sứ mệnh không gian dài ngày của nhân loại.

Nhu động - Hệ thống băng chuyền sinh học vô hình

Kể từ thử nghiệm của John Glenn, khoa học đã tiến xa hơn rất nhiều. Thực đơn của các phi hành gia ngày nay đa dạng, với nhiều loại thịt, hạt và trái cây, nhưng cuối cùng, họ vẫn phải nhai và nuốt. Và đây chính là lúc cơ chế 'nhu động' tuyệt vời của cơ thể phát huy tác dụng.

Khái niệm 'nhu động' không phải là sự rơi tự do của thức ăn mà là chuỗi các cơn co thắt và giãn nở nhịp nhàng của các cơ trơn trong hệ tiêu hóa. Quá trình này diễn ra từ thực quản, dạ dày, ruột non, đại tràng cho đến kết thúc ở hậu môn.

Cơ chế hoạt động của 'chiếc băng chuyền sinh học' này rất tinh vi: Khi thức ăn đã được nhai và đi vào thực quản, các lớp cơ trơn sẽ co lại phía trên để ngăn ngừa thức ăn trào ngược, đồng thời thư giãn ở dưới khối thức ăn. Hành động phối hợp này tạo ra một lực đẩy một chiều, ép thức ăn di chuyển xuống dạ dày một cách trơn tru.

Điều đặc biệt của quá trình này là nó được điều khiển tự động bởi hệ thần kinh ruột, đặc biệt là đám rối thần kinh myenteric, và hoạt động hoàn toàn độc lập với trọng lực. Chính vì vậy, bạn vẫn có thể nuốt nước một cách dễ dàng ngay cả khi đang lơ lửng trong không gian, hoặc khi đang đứng ngược chiều trên Trái Đất.

Vai trò thầm lặng ở ruột và những rối loạn bất ngờ

Sau khi quá trình nhu động ở thực quản hoàn thành, thức ăn tiếp tục xuống dạ dày và ruột. Tại dạ dày, nhu động co thắt mạnh để nghiền nát thức ăn, trộn lẫn với dịch vị axit tạo thành dưỡng trấp (chyme). Khi thức ăn vào ruột non, những làn sóng co bóp tiếp tục giúp phân giải các chất dinh dưỡng nhờ các enzyme tiêu hóa, từ đó cơ thể có thể hấp thu qua máu. Ở người khỏe mạnh, nhu động ruột thường dao động từ 5 đến 20 lần mỗi phút.

Tuy nhiên, 'chiếc băng chuyền' này không phải lúc nào cũng hoạt động suôn sẻ. Thỉnh thoảng, cơ thể sẽ gặp phải một số rối loạn:

Tăng nhu động ruột: Khi tần suất và cường độ co bóp vượt mức bình thường, thức ăn di chuyển quá nhanh qua hệ tiêu hóa. Kết quả là ruột không kịp hấp thu nước và dưỡng chất, gây ra đau bụng, sôi bụng và tiêu chảy.

Giảm nhu động ruột: Ngược lại, nếu nhịp co bóp chậm hơn bình thường, thức ăn và chất thải bị ứ đọng, gây ra chướng bụng, đầy hơi và táo bón.

Để duy trì nhịp độ nhu động khỏe mạnh, các chuyên gia y tế khuyến cáo bổ sung nhiều chất xơ (rau xanh, ngũ cốc nguyên hạt), uống đủ 1,5 - 2 lít nước mỗi ngày, kết hợp vận động thể chất và tránh căng thẳng.

Khi trọng lực vắng mặt: Những 'tác dụng phụ' dở khóc dở cười

Khi quay lại với môi trường không trọng lực, dù nhu động giúp phi hành gia nuốt thức ăn dễ dàng, nhưng khi thức ăn đã vào dạ dày, sự thiếu vắng trọng lực của Trái Đất bắt đầu gây ra những vấn đề.

Trên Trái Đất, trọng lực giúp phân tách rõ ràng thức ăn và chất lỏng, giữ thức ăn ở đáy dạ dày và đẩy khí nhẹ lên trên, cho phép con người ợ hơi dễ dàng. Nhưng trong không gian, mọi thứ trong dạ dày đều lơ lửng, hòa trộn thành một hỗn hợp đặc quánh giữa chất lỏng và khí.

Theo thông tin từ Space Centre, khi phi hành gia cố gắng ợ để giải phóng khí, chất lỏng cũng sẽ theo đó mà bị tống ngược lên, tạo ra hiện tượng 'ợ ướt'. Đây chính là lý do khiến nước ngọt có gas trở thành 'kẻ thù' của phi hành gia và thường xuyên bị loại khỏi thực đơn ngoài vũ trụ.

Sự kỳ diệu của cơ thể người

Nhìn chung, Nhu động (Peristalsis) là một minh chứng sống động cho thấy sự tinh vi và khả năng thích ứng đáng kinh ngạc của thiết kế sinh học con người, ngay cả trong những môi trường mà tiến hóa chưa từng tính tới. Cơ thể chúng ta không chỉ là một cỗ máy phi thường để duy trì sự sống hàng ngày mà còn được chuẩn bị sẵn sàng cho những chuyến du hành xa xôi nhất của nhân loại.