生物圈2-一个30年的实验告诉我们未来在火星上生活的事-嘉宾评论
2024-10-06 14:14

生物圈2-一个30年的实验告诉我们未来在火星上生活的事-嘉宾评论

  

  

  30年前的一个月,也就是1993年9月26日,8位疲惫的、有远见的冒险家在一个微缩版的我们的世界里共同生活了两年之后“返回”地球。这个微缩版的世界是一个密封的、自给自足的生态系统,是我们将来在火星上定居所需要的那种,没有外部的空气交换。

  生物圈2号位于亚利桑那州甲骨文市,占地3.14英亩,是有史以来最大的封闭系统,充满了雨林、红树林湿地、大草原、雾漠和近4000种动植物。地球上的居民包括四女四男;除了一名67岁的医生外,所有人都是20多岁和30多岁的人,他们都有科学或工程方面的教育背景。

  他们早在两年前就进入了生物圈2号,新闻媒体对他们进行了大肆宣传和大肆关注。《发现》杂志称其为“自肯尼迪总统将我们送上月球以来,美国进行的最令人兴奋的科学项目”。但是,当这些自称为“生物圈人”的人几乎饿死、窒息而死,并最终分裂成两个阵营,每个阵营有四个人,彼此不愿交谈时,媒体开始严厉批评他们。《时代》杂志将生物圈2号列入“20世纪100个最糟糕的想法”名单。

  但《时代》杂志大错特错,因为无论以何种合理标准衡量,生物圈2号都是一个耸人听闻的想法。在其大胆的实验中,生物圈2号揭示了在月球或火星上生活的复杂性。

  “生物圈2号”的情况很快就开始恶化。在任务初期,环境中的二氧化碳含量开始上升,达到了地球大气中二氧化碳含量的20倍。动物开始死亡。传粉者——蝴蝶和蜜蜂——是第一批离开的。由于阳光被过滤,蔬菜产量很低。鸡下不了那么多蛋。它们很快就和奶山羊一起被宰了,因为它们吃得太多了。

  Biosphere 2 participants are shown in a still image from the 2020 docu<em></em>mentary "Spaceship Earth," which chro<em></em>nicles their two-year experiment. (Peter Menzel/Neon via AP)

  蟑螂是特意引进来帮助分解落叶的,它们繁殖得很好,还有蚂蚁,很多很多疯狂的长角蚁。没有人确切地知道蜂鸟发生了什么,但灌木幼鸟(小型灵长类动物)是罪魁祸首,它们把它们抢来当食物。可惜的是,这些丛林宝宝最终死于饥饿。事实上,几乎所有脊椎动物——鱼、鸟、哺乳动物——都死了。船员们也开始挨饿了。在种植的30多种作物中,只有红薯表现良好。船员们一天吃三次,足以使他们的手因β -胡萝卜素而变成橙色。他们还需要吃他们的种子作物来生存。

  确实有人解决了O2/CO2的问题。看来,被带入圆顶的大量淤泥和堆肥中的细菌吸入氧气,呼出二氧化碳,就像人类一样,只是数量要大得多。更糟糕的是,珍贵的氧气正在慢慢消失。几个月后,摄制组才明白其中一个生物群系中的混凝土正在吸收氧气。在生物圈2号待了一年之后,大气中的氧气含量从20%下降到13%,其氧气含量相当于登山者在17000英尺处呼吸的氧气。机组人员白天气喘吁吁,晚上还患有睡眠呼吸暂停症。到1993年初,他们需要打开气闸,让新鲜的氧气渗透到人造生物圈中,这违反了任务的主要协议。尽管如此,宇航员们还是活了下来,在离开地球2年零20分钟后回到了生物圈1号(也就是地球),他们平均瘦了30磅,但其他方面都很健康。

  生物圈2号项目确实做对了几件事。首先,它成功地成为了一个完全密封的环境,这是NASA后来学到的东西。基础设施从未出现故障。该设施还回收了所有的废水和污水。美国宇航局从未在国际空间站上实现过总水循环率,但对所有长期太空任务来说,完全或接近完全的水循环将是必不可少的。

  因为有了生物圈2号,我们现在知道在火星和其他地方不能做什么了。不要把你的农场和你的生活空间混在一起;把它放在一个单独的穹顶里。不要依赖植物来供应你所有的氧气,至少一开始不要。不要建得太大;从小处开始,然后逐渐增加。不要以为你可以通过引进一种动物来控制另一种动物来掌握生命之网。不要低估细菌的力量。看在上帝的份上,永远不要种植牵牛花。他们会占领你的雨林。

  虽然生物圈2号继续被错误地贬低为一个失败的嬉皮士实验,但严谨的科学仍在那里继续。亚利桑那大学于2007年接管了该设施的研究,并开始了大气科学、土壤地球化学以及最近的月球和火星空间模拟的研究。它被称为SAM,是下一代密封的栖息地,提供最真实的火星生活体验。

  在20年内,科学家和工程师将在月球上居住在类似南极洲基地的简单栖息地,并空运食物。火星距离太远,无法提供定期补给;如果我们要在那里生活更长时间,我们就必须学会如何自给自足,以产生和循环空气和水,并在一个100%的闭环中种植食物。幸运的话,30年后,我们可能最终会在火星上生活,并从生物圈2号中吸取教训。

  Christopher Wanjek (wanjek@gmail.com)是《Spacefarers》的作者,其中一些段落出现在这篇文章中(哈佛大学,2020年)。他还与美国宇航局摄影师克里斯·冈恩合著了《星际工厂内部:詹姆斯·韦伯太空望远镜的创造,美国宇航局最大、最强大的太空天文台》(麻省理工学院出版社,2023年)。

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