宇宙那么大,地球却那么小。人类如今还只能生活在这颗蓝色星球上,多少有点尴尬。但话说回来,科技一直在进步,说不定哪天我们真的能搬去火星开荒种地,甚至在木星的卫星上看日落。 然而,理想很丰满,现实却很“缺氧”。太阳系里没有哪颗星球适合人类直接呼吸生存。哪怕是被寄予厚望的火星,也不过是个冷冰冰、空气稀薄、尘暴频发的大号“沙坑”。所以,若想在外星长期生活,就得建造一个完全自给自足的生态系统:一个能种菜、养鱼、呼吸新鲜空气的“地外地球”。 那么问题来了:我们真的能建出这样一个系统吗? 为了解答这个问题,34年前,美国人做了个大胆的实验:他们在沙漠里搭建了一个封闭的人工生态圈,然后把4男4女关了进去,看看他们能不能在里面活满两年。 这个实验的主角叫“生物圈2号(Biosphere 2)”,位于亚利桑那州图森市北边的沙漠里。它的名字里之所以有个“2”,是因为“1号”就是我们现在生活的地球。换句话说,这就是一个微缩版地球实验室。 “生物圈2号”听起来像是科幻小说里的设定,实际却是一项投资巨大、设计精密的科学尝试。这个玻璃封闭大棚占地1.27万平方米,内部空间相当于两个足球场,总体积达14万立方米,结构由钢材和玻璃构成,可以完全隔绝外界的空气和水。 它内部划分为多个生态区域,包括热带雨林、草原、沙漠、湿地、咸水海洋和农业区,并且引入了多种动植物和微生物,例如鸡、羊、鱼、昆虫、爬行动物、水生植物、藻类、细菌等等,试图最大程度模拟地球上的生态循环。 根据设计,这套系统理论上可以做到“自己养活自己”,植物进行光合作用产生氧气,人类和动物消耗氧气排出二氧化碳,微生物分解废物再转化为植物营养……一个小型的闭环生态地球。 1991年9月26日,4名女性与4名男性实验志愿者带着理想和信念走进“生物圈2号”,正式开始长达两年的封闭生活。他们中包括医生、生态学家、农业专家和工程师,阵容看上去颇有“诺亚方舟”探险队的气势。 刚开始一切都挺顺利:大家分工合作,种田、养鸡、研究生态系统,甚至还有点诗意的田园生活味道。然而,没过多久,系统的“病根”就一个接一个地暴露了出来。 首先出问题的是环境控制。沙漠区居然出现了“湿度爆表”的现象,潮湿环境让原本稀疏的沙地植物变得郁郁葱葱,彻底违背了设定。同时,热带雨林里的牵牛花疯狂生长,把其他植物的阳光全挡住了,严重威胁生态多样性。科学家不得不人工干预——这就等于承认:生态系统“自动运转”的理想被打破了。 再接下来,动物界的生态平衡也失控了。某些原本看起来不起眼的物种,比如蚂蚁和蟑螂,悄悄走上了统治地位。它们数量暴增,彻底碾压了系统中其他种群,成了名副其实的“封闭王者”。而原本设计中用于授粉的昆虫种群反而没能繁殖起来,植物的自然繁殖陷入停滞,整个生态系统开始步入失衡状态。 而最致命的问题来自氧气。 尽管外界阳光明媚,但由于玻璃结构遮挡,进入系统的光照只有外界的一半左右,光合作用效率大打折扣。这直接导致氧气浓度不断下降,从最初的20.9%,一路降到了16个月时的14.5%。这是什么概念?在这样的氧气水平下,哪怕是在海拔4000米的高原上也难以生存。 队员们开始出现呼吸困难、睡眠障碍、疲劳无力等症状。原本是生态实验,结果演变成了“高原训练营”。 一开始大家以为是光合作用太弱,氧气生产不足。但后来的同位素分析显示,问题出在“氧气被偷走了”,确切地说,是氧气中的元素被封存在混凝土里了! 原来,“生物圈2号”内部的混凝土结构与空气中的二氧化碳发生反应,生成碳酸钙,同时“顺便”固定了大量氧元素。这可真是“吃进去二氧化碳,顺带锁了氧气”,坑惨了实验团队。 而二氧化碳浓度也成了另一个令人头疼的问题。白天光合作用减少CO₂,晚上呼吸作用又迅速升高,昼夜浓度波动可达600 ppm,冬季时甚至飙升到4500 ppm(正常水平是400 ppm左右)。这种极端波动不仅让人头晕目眩,也彻底打乱了系统的平衡。 最终,科学家不得不违背“完全封闭”的原则,使用CO₂吸附装置,并从外部注入氧气。虽说这保住了参与者的命,但也宣告实验部分失败。 如果说氧气问题令人窒息,那么食物问题则令人饥肠辘辘。 由于光照不足、土壤养分释放缓慢,作物产量低得可怜。参与者长期处于热量摄入不足的状态,只能种什么吃什么,吃什么都没味道。到了实验后期,甘薯成了他们唯一的主粮。每天红薯做早餐,中午红薯炖汤,晚上红薯煮饭,这个谁吃谁知道。 缺乏多样化营养让他们出现了营养不良,体重骤降,工作效率也下降。虽然没有人饿死,但这种“能活但不好受”的状态维持了将近两年。 实验到了后期,除了生态系统崩溃,人与人之间的关系也开始“失控”。由于长期高压、疲劳、食物匮乏,参与者之间矛盾激化,最终甚至分裂成两个互相对立的小团体,彼此不信任、拒绝交流。这种情况就像“密闭版生存真人秀”,观众看不到,但气氛堪比“狼人杀”。 1993年9月26日,8位成员走出了“生物圈2号”,这个轰动一时的实验终于画上句号。虽然他们坚持了整整两年,但整体系统并没有实现真正意义上的自给自足,从技术层面讲,这次实验并不算成功。 但这并不意味着失败毫无意义。相反,“生物圈2号”暴露了构建封闭生态系统的复杂性与脆弱性,也为后续相关研究提供了大量宝贵的数据。它告诉我们,地球这个“生物圈1号”是何等精妙且难以替代的存在。 所以,我们或许更应该珍惜现在这个蓝色家园。毕竟,想要在宇宙的其他角落再造一个“地球”,难度可能远超我们目前的想象。 |
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