來(lái)源 | 把科學(xué)帶回家 （ID：steamforkids）

撰文 | Greye

審校 | 韓晶晶

歷史上瘋狂的科學(xué)實(shí)驗(yàn)很多。

但九十年代的“生物圈2號(hào)”可能是其中最浪漫、最雄心勃勃的。因?yàn)樗慕ㄔ斐踔?，是模仿“生物?號(hào)”，也就是我們的地球。

“生物圈2號(hào)”耗資1.5億美元建造，是一座用玻璃包圍的未來(lái)感建筑，看起來(lái)像個(gè)大溫室。

它坐落于美國(guó)亞利桑那州，占地一公頃，大約一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)操場(chǎng)大小。

“生物圈2號(hào)”設(shè)計(jì)圖。（圖片來(lái)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(dāng)時(shí)人們以為，“生物圈2號(hào)”的探索能夠?yàn)槿祟愇磥?lái)的星際航行做準(zhǔn)備。

直到“生物圈2號(hào)”的幕后故事被一一揭開，人們才意識(shí)到，這是一個(gè)失敗的、受到過(guò)多關(guān)注的、虎頭蛇尾的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

第二個(gè)地球

“生物圈2號(hào)”的雛形，其實(shí)沒(méi)有太多科學(xué)屬性。它起源于美國(guó)新墨西哥州的一個(gè)實(shí)驗(yàn)性社區(qū)，人們?cè)谏鐓^(qū)里過(guò)著一種單純的生活，他們自己種植農(nóng)作物，有空搞一下實(shí)驗(yàn)戲劇。

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

1984年，“生物圈2號(hào)”開始在亞利桑那州的荒漠中建造。

“生物圈2號(hào)”建于荒漠之中。（圖片來(lái)源：Mark Nelson）

負(fù)責(zé)這個(gè)項(xiàng)目的太空生物圈風(fēng)險(xiǎn)投資公司宣布，這將是一個(gè)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(hào)”看起來(lái)確實(shí)像個(gè)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(shí)，工程師花了大量精力，來(lái)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(fēng)。

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

除此之外，還有超過(guò)3800種動(dòng)植物生活在“生物圈2號(hào)”里。除了人類飼養(yǎng)的雞、山羊和豬，還有蜂鳥、狐猴等野生動(dòng)物。而人類可種植的農(nóng)作物則高達(dá)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(lán)、茄子、洋蔥、紅薯、土豆、南瓜等。

另外，設(shè)計(jì)者還引入了昆蟲來(lái)分解有機(jī)廢物，而污水則經(jīng)過(guò)處理后循環(huán)使用。

組員們?cè)诜N植農(nóng)作物和飼養(yǎng)山羊。（圖片來(lái)源：TED）

1991年9月26日早上，“生物圈2號(hào)”正式啟動(dòng)。八名組員身穿藍(lán)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(jī)面前，他們發(fā)表了激揚(yáng)的演講。

“我將最后一次呼吸地球的空氣，因?yàn)槲抑溃酉聛?lái)兩年我將在一個(gè)不同的大氣里呼吸?！?組員 Jane Poynter 回憶，那場(chǎng)面就像他們要去執(zhí)行太空任務(wù)一樣。

但事實(shí)上，八名組員中并沒(méi)有宇航員。他們有的是植物學(xué)家，有的是海洋生物學(xué)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(jìn)了這座巨型的玻璃房子，開始了長(zhǎng)達(dá)兩年的封閉生活。

Jane Poynter 在進(jìn)入生物圈前的演講。（圖片來(lái)源：《未來(lái)漫游指南》）

“生物圈2號(hào)”里的生活并不悠閑，實(shí)際上，組員們非常忙碌。

組員 Mark Nelson 后來(lái)統(tǒng)計(jì)了他們的時(shí)間分配，發(fā)現(xiàn)他們至少把四分之一的時(shí)間都花在種植農(nóng)作物上。其他還包括研究和維護(hù)占20%，寫報(bào)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(shí)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(wàn)游客和學(xué)生乘坐大巴車來(lái)到這里，饒有興致地隔著玻璃，觀察他們的一舉一動(dòng)。一名組員記得，知名人類學(xué)家珍·古道爾也曾來(lái)參觀過(guò)，“她的表情像是在觀察靈長(zhǎng)類動(dòng)物”。

組員與游客隔著玻璃對(duì)視。（圖片來(lái)源：TED）

消失的氧氣

“生物圈2號(hào)”的一切看起來(lái)都那么美好。后來(lái)媒體與公眾才知道，運(yùn)營(yíng)“生物圈2號(hào)”的公司實(shí)際上隱瞞了很多信息，其中最大的謊言，便是它的封閉性?！吧锶?號(hào)”才剛啟動(dòng)兩周，就出了岔子。

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

后來(lái)記者發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多事實(shí)，人們開始感到被欺騙。

原來(lái)，“生物圈2號(hào)”的工作人員會(huì)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(gè)月，由于陰雨天氣多，作物歉收，他們還直接從儲(chǔ)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(shí)候甚至吃花生的殼。

生物圈里的農(nóng)場(chǎng)。（圖片來(lái)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(hào)”里“滅絕”，導(dǎo)致農(nóng)作物無(wú)法授粉。而最初引入用來(lái)分解糞便的蟑螂，則瘋狂繁衍，差點(diǎn)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(hào)”空氣中的氧氣含量在逐漸下降，從最初的21%降到最低時(shí)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(dāng)時(shí)的情景。（圖片來(lái)源：《未來(lái)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(shuō)話中途需要停下來(lái)喘口氣，才能說(shuō)完一句長(zhǎng)句子。大家都盡量把動(dòng)作慢下來(lái)，不消耗任何額外的精力。

由于擔(dān)憂氧氣含量再少下去，會(huì)影響到組員們的健康，于是，工作人員向“生物圈2號(hào)”里注入了純氧。一時(shí)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(gè)九十歲的老人重返青春。后來(lái)經(jīng)過(guò)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(guò)量的二氧化碳?；炷劣衷谟不^(guò)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(gè)環(huán)境中的氧氣含量減少，這是一個(gè)設(shè)計(jì)缺陷。

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

更別提“生物圈2號(hào)”還有一個(gè)死穴——它未能解決能源問(wèn)題。

盡管它利用了一部分太陽(yáng)能，但事實(shí)上，“生物圈2號(hào)”從來(lái)沒(méi)有斷過(guò)電。里面的所有機(jī)器、光源、生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，仍然依賴外部提供大量電能。

而“生物圈2號(hào)”在宣傳中，定位成世界上第一個(gè)人造生物圈，而且是進(jìn)行封閉試驗(yàn)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，但實(shí)際上卻處處依賴電能和物資補(bǔ)充，未能實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)和氧循環(huán)。它耗費(fèi)了巨資和人力物力來(lái)建造、管理和運(yùn)營(yíng)，卻無(wú)法給僅僅八個(gè)人提供足夠的空氣、水和食物。

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

現(xiàn)在“生物圈2號(hào)”仍在進(jìn)行科研。（圖片來(lái)源：science photo library）

后來(lái)，“生物圈2號(hào)”被捐獻(xiàn)給亞利桑那大學(xué)，科研人員仍在里面進(jìn)行研究。但“生物圈2號(hào)”也并非毫無(wú)用處。有科學(xué)家據(jù)此設(shè)計(jì)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(yáng)光便可自給自足。

也有科學(xué)家看到了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的積極意義。生態(tài)學(xué)家 William Schlesinger 認(rèn)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(hào)”是一次珍貴的實(shí)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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