來源 | 把科學帶回家 （ID：steamforkids）

撰文 | Greye

審校 | 韓晶晶

歷史上瘋狂的科學實驗很多。

但九十年代的“生物圈2號”可能是其中最浪漫、最雄心勃勃的。因為它的建造初衷，是模仿“生物圈1號”，也就是我們的地球。

“生物圈2號”耗資1.5億美元建造，是一座用玻璃包圍的未來感建筑，看起來像個大溫室。

它坐落于美國亞利桑那州，占地一公頃，大約一個標準操場大小。

“生物圈2號”設(shè)計圖。（圖片來源：The Institute of Ecotechnics）

1991年到1993年間，四男四女在里面封閉生活了兩年。他們自己種植作物、喂養(yǎng)牲畜，循環(huán)利用所有空氣和水。

當時人們以為，“生物圈2號”的探索能夠為人類未來的星際航行做準備。

直到“生物圈2號”的幕后故事被一一揭開，人們才意識到，這是一個失敗的、受到過多關(guān)注的、虎頭蛇尾的科學實驗。

第二個地球

“生物圈2號”的雛形，其實沒有太多科學屬性。它起源于美國新墨西哥州的一個實驗性社區(qū)，人們在社區(qū)里過著一種單純的生活，他們自己種植農(nóng)作物，有空搞一下實驗戲劇。

后來，他們想建立一個新的社區(qū)，能夠?qū)⑸鷳B(tài)系統(tǒng)與科技相結(jié)合，實現(xiàn)自給自足。這個想法得到得克薩斯州一個石油大亨兒子的資金支持。

1984年，“生物圈2號”開始在亞利桑那州的荒漠中建造。

“生物圈2號”建于荒漠之中。（圖片來源：Mark Nelson）

負責這個項目的太空生物圈風險投資公司宣布，這將是一個密閉的空間，生物將在里面蓬勃發(fā)展。

建造完成后，“生物圈2號”看起來確實像個小地球。

它擁有陸地、海洋、濕地、沙漠、草原等多種生態(tài)系統(tǒng)，盡管都是迷你的。

為了讓這些生態(tài)環(huán)境更加真實，工程師花了大量精力，來給海洋制造潮汐，確保熱帶雨林有正確的溫度與降水量，甚至試圖在里面創(chuàng)造微風。

“生物圈2號”里的迷你海洋。（圖片來源：The Institute of Ecotechnics）

除此之外，還有超過3800種動植物生活在“生物圈2號”里。除了人類飼養(yǎng)的雞、山羊和豬，還有蜂鳥、狐猴等野生動物。而人類可種植的農(nóng)作物則高達80種，包括水稻、山藥、花生、甜菜、小麥、胡蘿卜、辣椒、西紅柿、羽衣甘藍、茄子、洋蔥、紅薯、土豆、南瓜等。

另外，設(shè)計者還引入了昆蟲來分解有機廢物，而污水則經(jīng)過處理后循環(huán)使用。

組員們在種植農(nóng)作物和飼養(yǎng)山羊。（圖片來源：TED）

1991年9月26日早上，“生物圈2號”正式啟動。八名組員身穿藍色連體衣，仿佛科幻電影里的太空人，在密密麻麻的媒體與攝像機面前，他們發(fā)表了激揚的演講。

“我將最后一次呼吸地球的空氣，因為我知道，接下來兩年我將在一個不同的大氣里呼吸。” 組員 Jane Poynter 回憶，那場面就像他們要去執(zhí)行太空任務(wù)一樣。

但事實上，八名組員中并沒有宇航員。他們有的是植物學家，有的是海洋生物學家，有的人有畜牧業(yè)和工程師背景，甚至還有外科醫(yī)生。在全球媒體的矚目下，八人走進了這座巨型的玻璃房子，開始了長達兩年的封閉生活。

Jane Poynter 在進入生物圈前的演講。（圖片來源：《未來漫游指南》）

“生物圈2號”里的生活并不悠閑，實際上，組員們非常忙碌。

組員 Mark Nelson 后來統(tǒng)計了他們的時間分配，發(fā)現(xiàn)他們至少把四分之一的時間都花在種植農(nóng)作物上。其他還包括研究和維護占20%，寫報告占19%，烹飪占12%，生物群落管理占11%，畜牧業(yè)占9%。剩下的時間，他們還要接受媒體采訪，處理各種各樣的事情。

而溫室外面，每年都有上百萬游客和學生乘坐大巴車來到這里，饒有興致地隔著玻璃，觀察他們的一舉一動。一名組員記得，知名人類學家珍·古道爾也曾來參觀過，“她的表情像是在觀察靈長類動物”。

組員與游客隔著玻璃對視。（圖片來源：TED）

消失的氧氣

“生物圈2號”的一切看起來都那么美好。后來媒體與公眾才知道，運營“生物圈2號”的公司實際上隱瞞了很多信息，其中最大的謊言，便是它的封閉性。“生物圈2號”才剛啟動兩周，就出了岔子。

組員 Jane Poynter 在使用脫粒機時，不慎將手指尖切掉了一部分。隨時待命的醫(yī)生對她進行了緊急處理，但她仍需要被送往醫(yī)院去做手術(shù)。幾個小時后，Jane Poynter 才重新回到玻璃房子里，但沒有媒體知道這次“偷渡行動”。

后來記者發(fā)現(xiàn)了越來越多事實，人們開始感到被欺騙。

原來，“生物圈2號”的工作人員會每月兩次，給組員們提供各種物資，包括農(nóng)作物的種子，組員們的維他命，以及捕蟑螂和捕鼠的工具等。而且，在組員們?nèi)胱〉念^幾個月，由于陰雨天氣多，作物歉收，他們還直接從儲藏室中獲取食物。

即便如此，組員們?nèi)越?jīng)常挨餓，Mark Nelson 記得，他掉了約11公斤體重，最餓的時候甚至吃花生的殼。

生物圈里的農(nóng)場。（圖片來源：The Institute of Ecotechnics）

生物圈里的其他生物也活得不怎樣。

蜂鳥與蜜蜂在“生物圈2號”里“滅絕”，導(dǎo)致農(nóng)作物無法授粉。而最初引入用來分解糞便的蟑螂，則瘋狂繁衍，差點將農(nóng)作物啃光。

然而，組員們的最大威脅，不是饑餓，而是呼吸。不知為何，“生物圈2號”空氣中的氧氣含量在逐漸下降，從最初的21%降到最低時的14.2%。如此稀薄的氧氣，讓組員們像是生活在4500米的高原上。

組員回憶當時的情景。（圖片來源：《未來漫游指南》）

組員中有人開始在睡眠中出現(xiàn)呼吸暫停，有人在說話中途需要停下來喘口氣，才能說完一句長句子。大家都盡量把動作慢下來，不消耗任何額外的精力。

由于擔憂氧氣含量再少下去，會影響到組員們的健康，于是，工作人員向“生物圈2號”里注入了純氧。一時之間，組員們開心得手舞足蹈，并且瘋狂大叫與奔跑。Mark Nelson形容，就像一個九十歲的老人重返青春。后來經(jīng)過研究，才發(fā)現(xiàn)生物圈中土壤和混凝土中的微生物大量消耗了氧氣，并產(chǎn)生了過量的二氧化碳。混凝土又在硬化過程中吸收了大部分微生物產(chǎn)生的二氧化碳，間接導(dǎo)致整個環(huán)境中的氧氣含量減少，這是一個設(shè)計缺陷。

“生物圈2號”里氧氣濃度的下降曲線。（圖片來源：William Dempster）

更別提“生物圈2號”還有一個死穴——它未能解決能源問題。

盡管它利用了一部分太陽能，但事實上，“生物圈2號”從來沒有斷過電。里面的所有機器、光源、生態(tài)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，仍然依賴外部提供大量電能。

而“生物圈2號”在宣傳中，定位成世界上第一個人造生物圈，而且是進行封閉試驗的科學實驗，但實際上卻處處依賴電能和物資補充，未能實現(xiàn)碳循環(huán)和氧循環(huán)。它耗費了巨資和人力物力來建造、管理和運營，卻無法給僅僅八個人提供足夠的空氣、水和食物。

難怪“生物圈2號”在結(jié)束后受到許多嘲笑與譴責。有人罵它偽科學，也有人直指這只是資本操控下的一場真人秀，是一種新穎的娛樂節(jié)目。

現(xiàn)在“生物圈2號”仍在進行科研。（圖片來源：science photo library）

后來，“生物圈2號”被捐獻給亞利桑那大學，科研人員仍在里面進行研究。但“生物圈2號”也并非毫無用處。有科學家據(jù)此設(shè)計了生態(tài)球，也就是那種有著小蝦、藻類、微生物和水的密閉小球，僅靠陽光便可自給自足。

也有科學家看到了這個實驗的積極意義。生態(tài)學家 William Schlesinger 認為，我們所知道的關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的一切，都是以描述性工作為基礎(chǔ)，而“生物圈2號”是一次珍貴的實踐，不能抹殺它的影響。

參考資料：

[1]John Allen, Mark Nelson. Biospherics and Biosphere 2, mission one (1991–1993). Ecological Engineering 13 (1999) 15–29

[2]"The Lost History Of One Of The World’S Strangest Science Experiments (Published 2019)". 2019. Nytimes.Com.

[3]"ULTIMATE SURVIVAL: DESERT DREAMERS BUILD A MAN-MADE WORLD (Published 1986)". 1986. Nytimes.Com.

[4]Schlesinger, William H. 2018. "A Noosphere". Bioscience 68 (9): 722-723.

[5]"Eight Go Mad In Arizona: How A Lockdown Experiment Went Horribly Wrong". 2020. The Guardian.

[6]"Biosphere 2: What Really Happened?". 2022. Dartmouth Alumni Magazine.https://en.wikipedia.org/wiki/Psychological_stress_and_sleep

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