夢碎亞利桑那——生物圈二號

2021-01-15 末日研究所
 

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       「受控生態生命保障系統」一直在努力,誰也不敢說什麼時間能夠做到100%閉合。對於空間站、月球基地甚至是火星基地來說,一個非完全閉合生態系統也能頂得住。但是要實現星系間遠航、甚至星際移民,一個無需任何地球補給的生存環境必然不可或缺。

 

       回首三十多年前,人類開展了一項被譽為「繼甘迺迪總統啟動登月計劃後美國最激動人心的科學工程」——生物圈二號。自從1982年「協作者」組織會議提出全封閉生態系統的構思之後,約翰·艾倫在石油大王艾德·巴斯的資助下轟轟烈烈開始籌建。


       在這裡,NASA的「受控生態生命保障系統」受到鄙視。人類連區區十個八個氫原子的運動軌跡和相互影響都搞不清,居然膨脹到想要精確控制自然,這無異於痴人說夢。世界上任何一處宜居環境都是從一片荒蕪演變到欣欣向榮,中間還極有可能來回反覆。用時下流行的一句雞湯來解釋世界再貼切不過:唯一不變的就是變化。

 

       生物圈二號的建造者們希望把「受控」的生態生命保障系統變為「不受控」。生態平衡這種事兒應該交給自然來完成。建造者們希望生物圈二號可以為8個人提供永續的生存物資,經過嚴密估算,這需要大概13000平方米的面積(180000立方米體積)。

 

       這項偉大工程安家美國亞利桑那州。生物圈二號一邊設計一邊施工,直到1991年,歷經七個寒暑終於完工。它的預算也從3000萬美金一路飆升到2.5億,好在土豪艾德·巴斯不缺錢。 


       這個外觀幾乎全由玻璃以及鋼架構建造的龐然大物同時也是真正的全密閉系統。不但所有的門窗都嚴格密封,在地底7.6米處建造者還給它做了一個巨大的不鏽鋼託盤,並覆蓋了大約2米厚的混凝土。生物圈二號做到了年洩漏率不超過10%的極佳氣密性。

 

       生物圈二號內部也同樣別有洞天。它容納了高海拔熱帶雨林、熱帶草原、多刺高灌叢、紅樹林沼澤溼地、沙漠,最牛之處還有一片能掀起陣陣海浪的「海洋」(鹹水湖)。同時留出2020平方米的農田,還貼心地配備了農業機械設備。


       生態平衡如何才能讓自然來幫助我們實現呢?答案是多樣性。生態學家們認為只要有足夠多的原始物種,令它們相互影響自行演化必然能夠達到一種穩態。一群生態學家憑著個人喜好統共放入約4000個物種。其中動物(包括軟體、節肢、昆蟲、魚類、兩棲、爬行、鳥類 、哺乳等)、植物(包括浮遊、苔蘚、蕨類、裸子和被子植物等)約3000種,微生物(包括細菌、粘菌、真菌、微藻等)約1000種 。當然不能完全憑藉個人喜好,一些必要的食物鏈、數目配比、性別配比、相互依存等情況也要加以考慮。

 

       對於生態穩定來說,物種滅絕不可避免。專家們估計在兩年左右生物圈二號物種會有30%-40%的下降。同時,他們還在生物圈二號內部人為地製造「不穩定」因素,例如大風、暴雨、海浪,甚至曾冒出「在草原上放火」的瘋狂念頭。


       1991年9月26日一切準備就緒,8名科學家進入生物圈二號開始了一場為期兩年半的宏大冒險。他們將回答一個值得全世界關注的問題:我們真的能離開地球生存嗎?


       隨著大門緩緩緊閉,這個中型微縮世界開始運轉。8位科學家每天早上用4小時來維護生態系統,檢查分支系統是否正常、進行農業生產等。每日午後他們用4小時來完成各種實驗與科學研究,比如空氣成分分析、水土研究、動植物觀察等等。

 

       現實一如既往地殘酷。困難說到就到,饑荒來襲。


       果然是「不受控」系統,入駐首年就趕上天災——日照時數不足,糧食作物生長困難。同步伴隨著人禍,涉獵廣泛的8位科學家分別來自生物學、醫學、海洋學、心理學、工程學等領域,卻沒有一個擅長農耕。好不容易養活的水稻、小麥居然不結籽。

 

       兩年時間下來,男性人均減重18%女性人均減重10%。前期省著吃,後期沒得吃,離開生物圈之前他們已經淪落到用紅薯根充飢。


       饑荒挨挨也就過去了,更要命的困難還在等著這8位勇士。

 

       圈內大氣條件極度不穩定。氧氣含量逐步下降,二氧化碳緩慢上升。前9個月,氧濃度從20.51%降至16.95%。再過3個月,氧含量更是跌至14.5%,算是差不多青藏高原的意思。同時每天的大氣成分波動也很劇烈。顯然,這已經危及到他們的生命。


       生物圈的管理者不得不做出了妥協——開放封閉環境,曾經三次開門向圈內補給氧氣。

 

       預定兩年半的實驗走到將近兩年的時刻,成員們實在頂不住了。這一次偉大嘗試定格在兩年的刻度上。

 

       回過頭來分析原因。他們發現農業區的微生物堆肥耗用了遠遠超過預期的氧氣,同時起密閉作用的混凝土吸收了大量二氧化碳(氫氧化鈣變為碳酸鈣)。這是氣體失衡的主要原因。

 

       圈內預期的生態平衡也沒有出現,準確地說那是一場生態災難。還記得之前預估的40%滅絕率嗎?顯然低估太多。

 

       兩年時間絕大多數昆蟲滅絕。其中蜜蜂等可以幫助植物授粉的益蟲無一倖免,大部分植物根本無法繁衍。處在這一食物鏈頂端的鳥類日子也必然不好過。


       高濃度二氧化碳直接升高了鹹水湖中的酸度,大量魚類與珊瑚死亡。降雨失控,人造沙漠也變成了叢林與草地。只有牽牛花等幾種植物在這裡如魚得水,幾乎霸佔了所有空間。每天除草居然變為8人的主要工作。

 

       哺乳動物的境況同樣糟糕,好在人類(獲得額外援助)沒有團滅。

 

        雖然之後又開展了一次生存實驗,卻草草收場。

 

       實際上這8位冒險家提前踏出大門的那一刻,就已經向全世界宣告了這次偉大探索折戟沉沙。


       生物圈二號也是命運多舛。有一段長達四年的時間,這裡變成旅遊勝地。再後來差點被推平搞地產開發。幾經輾轉最終艾德·巴斯將它捐獻給哥倫比亞大學,現在用來做無人的生態封閉試驗。

 

       被命名為「生物圈一號」的地球是我們賴以生存最大的生態圈。「生物圈二號」自然是人類想扮演上帝的野心體現。雖然失敗,但它留給人類無數寶貴資料,也帶來更多遐想:不受控多樣化生態平衡是否真的可行?如果人類(關鍵捕食者)參與,宜居平衡多久能達到?微生物才是主宰,該如何利用?

 

       這麼些年過去,科技水平(計算能力)明顯提升。我們中國能不能弄個「新生物圈二號(生物圈三號是早期蘇聯實驗代號)」來再做一次努力呢?總還是要對未來充滿期待才行。





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