生物圈2号实验:人类模拟火星生命的伟大尝试与教训

有趣的小星球 2024-10-28 17:04:35

在上世纪80年代末,一项前所未有的科学实验在美国亚利桑那州的沙漠中悄然展开。亿万富翁慈善家爱德华·巴斯投资3000万美元,构建了一个名为生物圈2号的封闭生态系统,旨在模拟人类在遥远星球或其他极端环境下的生存可能性。

这个巨大的科学小镇包含了海洋、稀树草原、丛林、沙漠和沼泽等五种自然生态,以及农业区和居住区,力图成为地球生物圈的一个缩影。

然而,随着实验的进行,一系列问题逐渐浮现,从氧气水平的下降到食物供应的不足,再到参与者之间的心理冲突,生物圈2号实验最终未能实现其最初的宏伟目标。

尽管如此,它为人类对生态系统的理解提供了深刻的洞见,并成为探索人类未来生存方式的一个重要里程碑。

生物圈2号的构想源于爱德华·巴斯的一个梦想:人类能否在一个完全人工的封闭生物系统中生存,不依赖外界的任何资源。这个想法在核冬天、全球环境灾难或遥远星球殖民化的背景下显得尤为重要。因此,巴斯决定投资这个大胆的项目,以探索人类生存的新可能性。

为了实现这一目标,科学家们在亚利桑那州的沙漠中建造了一个巨大的科学小镇。这个小镇被密封在圆顶下,内部包含了一个小型的地球生物圈,包括五个自然地点:有珊瑚礁的海洋、稀树草原、丛林、沙漠和沼泽。此外,还有一个农业区,配备了最先进的农业和畜牧业设备,以及一个舒适的居住区,供实验参与者居住。

1991年9月26日,八名志愿者进入了生物圈2号,他们穿着类似宇航员的制服,满怀希望地开始了这个为期两年的实验。起初,一切都按照计划进行。志愿者们在田间劳作,照顾家畜,游泳,观察他们小天堂的状态。晚上,他们讨论各种话题,玩桌游或演奏乐器,仿佛生活在一个与世隔绝的乌托邦中。

然而,不久之后,生物圈2号的居民开始遇到问题。首先,负责技术的志愿者范·蒂洛发现,设计者犯了一个错误,每天的测量都显示出大气中氧气水平的持续下降,而二氧化碳含量却在上升,威胁着达到临界值。

蒂洛的新计算显示,一年内生物圈2号内的生活将变得不可能,所有生命都将消亡。大气中的不平衡很快给参与者带来了问题。由于这种不平衡,田间的微生物开始大量繁殖,摧毁了大部分庄稼。

生物圈2号的居民所能做的就是增加绿色植物的数量,希望恢复可接受的氧气水平。他们开始大量种植植物,并全力运行吸收二氧化碳的设备。但所有的努力都是徒劳的,空气每天都在变得更加不适合呼吸。

不久之后,实验的一个基本原则被打破:在实验期间,任何参与者都不应该离开生物圈2号的界限。团队成员简·波因特在操作一台水稻脱壳机时不小心切断了指尖,不得不被疏散到医院。在接受必要的医疗救助后,这位参与者回到了生物圈2号。

事实证明,这只是一个开始。不久之后,科学家们发现他们在设计生物圈2号时犯了另一个错误。20英亩的“家庭农场”,参与者在那里种植自己的食物,无法为八名成年人提供足够的食物。居民的每日口粮减少到每天1700千卡。虽然这可能对久坐的工作来说是足够的,但不要忘记,所有生物圈2号的居民都必须进行大量的体力劳动,耕种田地,照顾动物,并执行许多与维持他们孤立世界的工作能力相关的任务。

随着时间的推移,生物圈2号内的哲学讨论和合唱晚会结束了——所有的谈话都只关于食物,而且经常以争吵和相互指责结束。最初,居民们不得不设置自助餐,用小吃代替完整的早餐和午餐,但很快就到了食物开始以微薄的份额分发,用秤称量的时候。

不久,曾经团结一致的团队分裂成两组。一些居民如此争吵,以至于他们开始在不同的时间吃饭和去田地,以免相互交叉。尽管所有参与者的医疗指标都比实验开始前要好,但他们感到自己不重要,这是一个纯粹的心理因素。

一年后,生物圈2号内的居民发现在展馆内几乎无法忍受。害虫摧毁了几乎所有的稻米作物,人们以豆类、胡萝卜和土豆为食。“胡萝卜”饮食很快就显现出来——由于β-胡萝卜素的过量,居民的皮肤呈现出橙色。他们只能每周一次用肉类、鸡蛋和含有动物蛋白的食物来丰富他们的食物,而他们渴望的食物份额是可笑的。

必须向这些人致敬——他们试图在糟糕的情况下保持积极。少数被允许接近展馆玻璃墙的游客看到了干枯但快乐的居民,他们尽一切努力表现得像被选中的幸福者。

与此同时,在封闭的世界中开始了混乱。首先开始消亡的是沙漠——由于空气中二氧化碳含量高,湿度模式被打乱,水开始在展馆内积聚。它以连续的雨滴落在沙地上,沙漠植物很快就死了。

16个月后,展馆内的氧气含量减少到14%,除了丛林之外的所有生物群落都处于悲惨状态。热带绿色植物茂盛,由于它,细菌在潮湿的森林展馆内开始灾难性地快速繁殖。它们也消耗了人们和动物所需的越来越少的氧气。

现在,人们开始感受到身体上的缺氧。他们变得虚弱,同时也抱怨记忆力减退。一些居民不得不在谈话中暂停,以回忆起忘记的单词并继续说话。由于对健康的威胁,科学家们决定改变规则,开始从外部提供空气。

这一事件对记者保密,整个世界仍然认为在亚利桑那州沙漠中进行的奇妙实验正在成功地继续。1993年9月,也就是生物圈2号实验开始两年后,疲惫的居民离开了他们不友好的窒息世界,呼吸到了新鲜空气。

实验勉强被认为是成功的,但在一年后决定重复。第二组志愿者进入展馆,开始为期10个月的任务,从一开始就运气不佳。最初,两名被排除在团队之外的参与者闯入展馆,打开了紧急出口,打破了几块玻璃,使系统在15分钟内失去密封。

由于这个原因,一些居民对项目感到失望,并表示希望立即离开展馆。看到实验从一开始就没有成功,赞助商拒绝继续投资,任务就此结束。

生物圈2号大型实验的结果是:尽管有所有的计算和努力,居民无法在没有外部空气供应的情况下生存。人们不能在封闭的空间中长时间不发生丑闻,即使是在相当大的空间里。即使在实验结束后的几年里,参与者也拒绝相互交流。

生物圈2号这个综合体仍然矗立在亚利桑那州的沙漠中。它已被移交给当地大学,现在展馆下是一个植物园。有时在这里进行实验,当然不像上世纪90年代那样大规模。

生物圈2号受到游客的欢迎,导游详细解释了这个“小天堂”变成“地狱”的历史。客人一定会看到一位第一批居民在展馆的一个结构上写下的铭文:“只有在这里,我们才感受到我们对周围自然的依赖。如果没有树,我们将无法呼吸;如果水被污染,我们将没有水喝。”

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