耗资2亿美元、历时两年的“复制地球”项目宣告破产。里面发生了什么?

20世纪60年代,人类开始进入太空,建立了空间站,实现了宇航员在太空的长期滞留,但空间站的物资需要从地球上补给。为了实现自给自足,一些科学家试图“复制地球”,为未来的太空殖民做准备。

美国石油巨头爱德华·巴斯(Edward Bass)对科学家“复制地球”的想法非常感兴趣,于是一拍即合,开始了“复制地球”的宏伟计划,也就是后来的生物圈二号。当时生物圈二号也成为继阿波罗登月计划之后最引人注目的科研项目。

从生物圈二号的名字可以看出,科学家们正在努力构建第二个地球生态系统。生物圈2号的建造计划始于1984年,当时大批顶尖的科学家和工程师聚集在亚利桑那沙漠,用了7年时间完成了生物圈2号的建造。

整个生物圈2号占地1.2万平方米,由80000根白漆钢梁和6000块玻璃组成,内部容积1.41.6万立方米。生物圈2号几乎完全与外界隔绝。它是一个人工封闭的生态循环系统,也是迄今为止世界上最大的人工生态系统。

为了更好地模拟地球生态系统,生物圈2号构建了雨林、海洋、沙漠、草原和沼泽,包括4000多种动物、3000多种植物和1000种微生物。此外,生物圈2号还建造了工业区、农业区和生活区。

生物圈二号除了对门窗进行严格的密封处理,甚至在地面下浇筑了2米厚的混凝土。这些措施使得生物圈2号的气密性非常好,年泄漏率不超过10%。毫不夸张地说,生物圈2号完全与世隔绝。

1991 9月26日,包括生物学家、心理学家和医生在内的8名从各个领域选拔出来的科学家进入生物圈二号内部,这也宣告了实验计划的正式开始。

进入生物圈2号的科学家不仅要进行相应的科学研究,还要维持生物圈的正常运转,包括自己种植农作物获取食物。实验方案虽然准备充分,但还是忽略了一点。

也就是进入生物圈二号的八个人都是“脱离接触”的科学家。尽管高产作物种子和种植技术是在生物圈2号内部准备好的,但仅仅五个月后,科学家们就开始食物不足了。

两年内,进入生物圈2号的8名科学家体重都有不同程度的下降,体重从10下降到18%,其中,1名男性科学家的体重从200 kg下降到150 kg。看起来不像科学实验,但有点像荒野求生的感觉。

食物短缺是可以解决的,但以下问题严重威胁着科学家的生命安全,即生物圈2号中氧气浓度的持续降低和二氧化碳浓度的升高。

实验开始9个月后,生物圈2号的氧气浓度从20.51%下降到16.95%。12个月后,氧浓度降至14.50%。要知道,氧含量低于19.50%就定义为缺氧环境。在缺氧的环境里,人会很不舒服。

后来科学家发现,氧原子的消失与2米厚的混凝土有关。原来混凝土中的氢氧化钙会和二氧化碳反应生成碳酸钙。研究人员发现,混凝土结构内侧的碳酸钙含量比外侧高10倍,导致大量氧原子被固定。

生物圈二号除了氧含量降低,二氧化碳浓度也高于自然生态环境,导致珊瑚等动植物灭绝。为了保证8名科学家的生命安全,本该完全封闭的生物圈2号两年内被打开了24次。

原本应该完全密封的生物圈2号在24日开放。从这个角度来看,“复制地球”的计划可以说是失败了。因为如果你在另一个星球上,你根本无法打开封闭的系统。两年后,八名科学家退出了生物圈二号。

两亿美元只是浪费水,谁不心疼谁。于是在1994年3月,生物圈二号开始了第二轮实验,但是仅仅过了六个月实验就失败了。因为虽然对第一次实验中遇到的问题进行了整改,但是实验中的大气平衡问题仍然没有完全解决。

为了不浪费生物圈2号的价值,后来交给了哥伦比亚大学,现在已经成为研究环境的实验室,让2亿美元的大项目也能发挥其剩余价值。

“复制地球”计划的失败也给我们敲响了警钟。目前还无法建立类似地球生态系统的系统,所以人类必须保护我们赖以生存的地球环境。