（文/ Tiffany O』Callaghan）上午10點左右，雨開始下。這場雨不是特別大，卻下個不停。持續傾瀉數小時的雨水，都滲入了深黑色的土壤。午夜之後，整座小山都喝飽了，水開始在地表聚集奔騰，衝出一條水溝，隨著雨的持續不斷加寬加深。
幾個星期之後，我站在了這座小山的山腳下。抬頭望去，陽光穿過白色金屬網格照了下來。我面前是一堆衝到混凝土地面上的黑色淤泥，這讓實施「降雨」的人們大吃了一驚。他們並不打算削去那麼大的一片山坡——畢竟，他們才剛剛把它建好。
在這場暴雨發生的地方，這座巨大的玻璃房子裡曾經滿是甘薯田和稻田。這是一座巨型封閉式複雜溫室的一部分，坐落於美國亞利桑那州圖森市北部聖卡塔利娜山（Santa Catalina）的山腳下，裡面布置著熱帶雨林、熱帶草原，甚至還有一片迷你海洋。這就是生物圈2號，一座用來證明人類在封閉環境中，再加上一些陽光的幫助，就有可能生存下去的建築設施。
1991年，當8個人進入封閉的生物圈2號時，這個工程被譽為開創性的科學試驗。這些「生物圈人」吃的食物全是自己種的，喝的是循環水，呼吸的氧氣則來源於植物。按照計劃，它將為宇宙飛船和外星殖民提供一張藍圖，同時也能增進我們對自己居住的這顆星球的了解。
至少，原本計劃如此。第一期「任務」遭遇到了很多問題，其中包括氧含量的下降。幾年後，科研團隊又進行了另一次嘗試，但也早早夭折。再然後，這座昂貴的設施被棄用了。2007年，這個建築差一點就被改造成了公寓樓。不過現在，生物圈2號再次成為了科學活動的樞紐。我到這兒來，就是想看看究竟發生了什麼。
生物圈2號的想法，最初來自於一個名為「協作者」（Synergist）的組織，這是一個有些劍走偏鋒的環保團體，領導者是富有魅力、有時又喜怒無常的約翰·艾倫（John Allen）。
艾倫的生物圈2號計劃成形於1982年的一場會議，這場會議在法國鄉村召開，出席者包括一些世界頂尖的科學家。（之所以取名生物圈2號，是因為我們所在的地球便是生物圈1號。）之後不久，協作者組織開始起草關於封閉結構的計劃，這個封閉結構可以作為火星殖民的實驗基地、潛在核大戰後的庇護所，也可以用作居住型實驗室，對整個生態系統進行大尺度研究。
這個項目被炒得沸沸揚揚。1987年《發現》雜誌上的一篇文章，將生物圈2號宣揚為「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」。那些生物圈人，全然如太空人一般，被視作英雄。
在美國德克薩斯州一位名叫艾德·巴斯（Ed Bass）的億萬富翁的資助下，這一工程開始成形，在亞利桑那州的沙漠中建起玻璃拱頂。這個富有野心的計劃需要建造前所未有的巨大封閉環境，大到能容納熱帶雨林、紅樹林沼澤、熱帶草原、沙漠，甚至還有一片可容納珊瑚礁、能掀起陣陣海浪的「海洋」。封閉環境中還有大量空間用來種植食物，配備有完善的農業設備，包括一臺打穀機。1991年，首次任務開始僅10天，生物圈人簡·珀英特（Jane Poynter）就不小心把手伸了進去，削掉了一截中指。
如今，為了一個新項目，這片田地已經被小山取代。在每一個玻璃穹頂之下，都有一個網球場大小的黑色斜坡，由一米厚的碎火山巖組成。不同尋常之處在於，每一個「山坡」都放置於巨大的金屬託盤之上，因此可以被稱重。從下面看，你只能看到淡黃綠色的金屬框架。
生物圈2號的其他部分，大體上還是跟過去一樣，不過這座設施的副主管約翰·亞當斯（John Adams）給我看了一些幕後的東西，指出哪裡做出過少量的改進。比如在熱帶雨林，他拉開一塊大金屬板，暴露出一個深孔，這是為了方便採集土壤樣本而設的。我們沿著森林邊緣往前走，穿過那些頂到玻璃拱頂的香蕉樹，就在我們快把身子探出觀景臺邊緣時，前方出現了一條安全的小道，讓我們這些觀光者頗感驚訝。
能耗大戶
我們慢慢走向海邊的那一小塊沙灘。空氣潮溼，帶有鹹味。暗綠色的水中有一些魚，不過珊瑚和許多原先高價引入的其他物種已經消失了很久。隨後，我們站在了熱帶草原之上，這裡是海洋上的一座山脊。不遠處，就在紅樹林沼澤的那一邊，一大片塑料布將沙漠生物群區與其它生物群區分隔開來。亞當斯從懸垂在路上的巴貝多櫻桃樹上拽下一顆亮紅色的果子遞給我。這顆蘋果形狀的小櫻桃很好吃，甜得正好。他又遞給我一顆，告訴我可以把種子吐在地裡。
亞當斯還帶我穿過了生物圈2號的「腹部」——這是一個迷宮，滿是管道、通風口、水箱，還有曾用來處理人類排洩物的大空桶。有些管道是冷卻系統的一部分：要在沙漠中使這個密閉的溫室保持涼爽，需要耗費大量的能量。這就是生物圈2號無休無止地耗費大量電力和金錢的原因——它離自給自足還差得很遠。
雖然我們看到的大部分設施仍是原來的規劃，但生物圈2號開始建造時，它的設計還尚未定稿。當時還有一些獨特的挑戰需要應對。比如，為了防止由於內部空氣在白天變熱膨脹而導致建築被撐破，人們建造了兩個包含了大量橡膠膜的房間以向外膨脹，被稱為「肺」。完工後的這座建築堪稱工程學的壯舉，但是設計和建造同時進行，導致了許多耗資巨大的調整。最初的預算為3000萬美元，最後飆升到了驚人的2.5億美元。
1991年9月26日，生物圈2號的大門被關閉，8名生物圈人，全部裝備了類似電影《星際迷航》中的制服，要在裡面封閉生活兩年之久。但是，問題並沒有隨著大門的關閉而而終結。最主要的問題可能是，他們並不清楚需要做些什麼。他們從未起草過正式的研究計劃。相反，管理方面強調的目標是「兩年內不會有任何東西進出」——與其說這是科學目標，不如說這是誇張的戲劇表演。
所以，在最初「封閉」沒多久之後，當珀英特不得不離開幾個小時處理她的傷口時，生物圈2號便蒙上了一層陰影。「我們的指定目標是兩年內不得有任何東西出入，然後一切都能完美運轉，這顯然是荒唐的，」她說，「這不是一個科學目標。我們的失敗是註定的，是愚蠢的。」
從二氧化碳濃度的大幅度波動到病蟲害肆虐，生物圈2號還遇到了許多其他問題。媒體的蜜月期很快就結束了，取而代之的是不斷增加的批判性報導。最嚴重的問題在於，生物圈人努力種植足夠的食物，氧含量卻在下降。他們忍受著慢性飢餓和窒息之苦。
氧含量的下降令人困惑。如果這是由生物活動導致的，那麼二氧化碳含量就應該隨之上升，但這種情況並沒有發生。後來人們找出了兩個原因。農業區的土壤滿是堆肥，其中充滿了微生物，它們分解有機物時會吸收大量氧氣。但是，它們如此劇烈的活動被隱藏了，因為它們產生的二氧化碳與內牆的混凝土發生反應形成了碳酸鹽。珀英特說：「我們沒有嚴格在生物圈2號所處的真實環境中檢驗其中的各個方面，有些材料會以我們沒能想到的方式發生反應。」
回顧起來，人們可以得到寶貴的見解。「他們一開始遭遇到的空氣問題，告訴我們許多關於地球系統前所未知的秘密，還告訴了我們地表與大氣層是怎樣協作的，」特拉維斯·哈克斯曼（Travis Huxman）說。從2007年到2012年，哈克斯曼都是生物圈2號的主管。
事實上，由於氣候變化，陸地－大氣圈的相互作用已成為研究熱點。隨著二氧化碳濃度上升和地球變暖，植物和土壤是否會吸收更多的二氧化碳來減緩這個過程？還是說，它們會開始釋放二氧化碳，使情況更加惡化？這正是那些盛裝著黑色塵土的巨型託盤出現在這裡的原因。
這些塵土是粉末狀的火山巖，形成於大約1.8萬年前發生的一場火山爆發。「對地質學家來說，這就是昨天爆發的，」美國地質勘探局震科學研究中心的史蒂夫·德隆（Steve DeLong）說。截至2012年12月，他一直是這個新項目的首席科學家。選擇這些巖石是因為它們風化很快，也就是跟大氣層反應很快。3年後，它們會變成土壤，然後計劃引入植物。再過兩年，3個託盤會被分別置於不同的環境中。
比方說，一條斜坡可以從夏天降雨的索諾蘭沙漠環境，轉換成冬天下雨的地中海環境。「觀察生態系統對於氣候突變的反應，光是這一點就相當驚人了，」生物圈2號現任科學主管、水文學家彼特·特洛奇（Peter Troch）說，「而這只是其中的一個想法而已。」
這3個託盤每一個都安裝了1300個傳感器，它們的作用很多，包括精確計算有多少碳進入或離開山坡。這些發現隨後能代入氣候模型，也有助於修改氣候模型。
因此，新項目和原本的任務非常一致，是把生態系統不作一個整體來理解。生物圈2號早期得到的一些教訓，有助於人們重新認識當初建立它的初衷，包括掌控太空和地外殖民的想法。比如說，計劃在月球或火星巖石上建立基地的人，現在就會意識到，這些巖石可能與地表以上的空氣發生反應。
珀英特和她的生物圈人同伴，也是現在的丈夫塔貝爾·麥克卡魯姆（Taber MacCallum），則直接應用了他們艱苦獲得的知識。他們創立了Paragon太空開發公司，總部位於圖森市，為NASA和其他客戶開發生命維持系統。珀英特說：「生命維持的方法和宇宙飛船的設計，確實來自於我們在生物圈2號的日子。」
但是退回到1992年，保持生物圈2號處於封閉狀態的目標意味著，不斷下降的氧含量被看作是失敗，而不是一個機會。媒體和科學諮詢委員會直到後來才被告知這些問題。當委員會起草更為嚴密研究的建議時，艾倫表示不屑一顧。
飢餓和窒息
到1993年1月，氧含量已經很低了，不得不向設施內注入額外的氧氣。接下來一個月，由於意見仍然不被理會，整個科學委員會在挫敗感中辭職。「實驗中出現意外很有意思，你可以從中學到東西，」哈克斯曼說，「但是如果實驗設備出意外，工程出意外，人事出意外，就很難產出知識了。」
與此同時，不再忍受缺氧之苦的生物圈人，仍在盡力去處理挨餓的問題。最初的緊張被新聞報導和科學目標的不一致所放大。最終，8個人形成了兩個陣營，每邊4人，陣營之間幾乎一句話都不說。（這齣意想不到的「肥皂劇」啟迪了電視人的靈感，創作出了大獲成功的真人秀節目《老大哥》——這大概是生物圈2號對世界最有爭議的貢獻了。）
儘管他們完成了為期兩年的首次實驗，但生物圈2號的科學合法性已經被嚴重破壞。第二次封閉實驗開始於1994年3月，但剛進行了一個月，由於對不斷增加的開支和缺少溝通感到灰心，資助人巴斯在聯邦警察局長的幫助下奪回了產業。數天後，2名首批生物圈人試圖打開大門以破壞實驗。僅僅過了7個月，第二次實驗結束。協作者組織的時代結束了。
1995年12月，美國哥倫比亞大學接管了租約。稻田和甘薯田被剷平，種上了棉白楊樹。研究人員把這個巨型溫室分隔開，改變每一個區域的環境——因為對原項目的一項批評就是，實驗沒有對照組。他們研究樹冠不同高度溫度的變化如何影響葉片的呼吸作用，研究潛入的螞蟻這類入侵物種，檢測海洋中珊瑚礁的建造。
但到了2003年，研究人員剛進入狀態，大學就結束了租約。不僅僅是因為運行這個設施過於昂貴（光是電費一年就要60萬美元，絕大部分用於冷卻），而且大學得不到許可做任何重大的改變。「你不能把它弄壞，」當時在生物圈2號工作的生態學家格雷格·巴倫－加福特（Greg Barron-Gafford）說，「那不是我們的，而是從艾德·巴斯那裡租來的。」如今，他又回到了這裡，正在參與新項目。
之後的4年，生物圈2號就跟一個觀光勝地差不多。實驗都被擱置了。巴倫－加福特回憶起2007年重回這個地方的情景，「我們的很多東西都還在那裡——鋼筆在桌上，東西還是我們離開時的樣子。」
2007年，這座設施差一點被推平用來建造公寓，好在美國亞利桑那大學適時介入，接手了租約。2011年，巴斯把這座建築捐贈給了這所大學，同時還捐助2000萬美元來啟動新項目。
不過，生物圈2號的新主人還是得削減開支。之前的農業區域現在與外界空氣相通，生物群區仍保持封閉，但減少了冷卻程度。雨林的上部樹冠則任由它們茂盛生長，也允許它們在夏日下枯萎，以減少維護費用。熱帶草原的降雨頻率也降低了。這些改變使每年的電費降低了25萬美元。
新項目由位於原農業區域的巨型人工山坡構成，現在它被稱為地貌演化觀測臺。這個項目至少要運行10年。他們有一個宏偉目標，要把這裡建成地球科學的「聖地」，就像物理學家眼中的歐洲核子研究中心一樣。特洛奇說：「我希望能夠一勞永逸地解決『生物圈2號等同於失敗』這個歷史遺留問題。」
開頭並不完美。根據電腦模型，對於每小時12毫米的降水，山坡至少應該能吸收24小時。現實明顯差得很遠。亞當斯承認：「沒想到第一天才過了一半，我們就收穫了這麼大一個『驚喜』。」
不過這一回，沒有人想要掩蓋這些問題。他們甚至允許我旁聽了一場電話會議，內部科學家在會議上跟外面的研究人員討論第一次實驗中沒有預料到的結果。巴斯也在線。他在質疑降雨「勢頭過猛」時，你幾乎能聽出他在搖頭。用他的話來說，「就好像你新造了一架飛機，第一次試飛就想讓它環球飛行。」
幸運的是，飛機可以修好，旅途也將繼續。當我駕車離開這座沙漠中的迷人建築時，我很想知道，從生物圈2號學到的教訓，能否拯救生物圈1號。