人类能离开地球生活吗?短期度假可以,长期移民需慎重考虑

地球上有生命存在的部分叫生物圈,它包含了生命有机体及其生存环境。 生物圈内的生物与周围环境相互作用,形成了各种各样的生态圈。 放眼整个宇宙,类似太阳这样的恒星系数不胜数,类似地球这样的系外行星数以亿万计。 虽然行星数量非常多,但人类生存的附加条件也不少,需要处于恒星系的宜居地带,温度不能太热也不能太冷,要有磁场、大气层、液态水等。 所以到目前为止,科学家还没找到一颗完全与地球一样的宜居星球。 太阳系里,自然条件和地球最接近的就属火星。 半个世纪前人类已实现载人登月,然后就跃跃欲试想去火星上看看。


要实现载人登陆火星、移民火星,显然从地球发射飞船将食物、氧气、水、燃料等物资送到火星成本较高,所以尽量要在火星实现自给自足,包括在火星种植食物,在火星开发水,在火星分解氧气和氢气等。


火星殖民的实验基地生物圈 2 号的想法,最初来自于一个名为“协作者”( Synergist )的组织。这是一个有些剑走偏锋的环保团体,领导者是富有魅力、有时又喜怒无常的约翰·艾伦( John Allen )。生物圈 1 号是地球,所以他们号称要打造生物圈 2 号。美国得克萨斯州的石油大亨,亿万富翁爱德华·巴斯( Edward Bass )怒砸了大约 2.5 亿美元( OMG ,想想那可是上世纪九十年代。最初的预算为 3000 万美元,最后成本飙升到惊人的 2.5 亿美元)。

这个项目被炒得沸沸扬扬。 1987 年《发现》杂志上的一篇文章,将生物圈 2 号宣扬为“继肯尼迪总统启动登月计划后美国最激动人心的科学工程”。有钱可使鬼推磨。项目汇聚了大批顶级的科学家与工程师,历史 7 年的设计和施工,在美国亚利桑那州图森市北部的奥拉克尔荒漠中拔地而起。


生物圈 2 号是座占地约 3.14 英亩 (1.27 公顷 ) 的钢架结构的玻璃建筑,里面设有多个独立的生态系统:有一片小型的海洋,几块沼泽地、潟湖,一片沙质的海滩,一片热带雨林及一片草场。“生物圈 2 号”与外界完全隔绝,只有太阳光可进入。这样,在这个生物圈内,植物可为动物提供生存所需的氧气和养料,动物为植物提供二氧化碳,人则靠耕种作物、饲养动物获取食物,而泥土中的微生物又可分解动、植物的尸体及排泄物。这样不断循环,可形成相对稳定的生态系统。


为了“与世隔绝”,生物圈所有的门窗都进行了严格的密封处理,就连地面之下也浇筑了厚达两米的混泥土,这让生物圈 2 号的气密性非常高,年泄漏率不超过 10% ,只有太阳光可以通过玻璃建筑照进来。生物圈还有一个完整的数据采集控制系统,遍布圈内的 5000 多个传感器每 15 分钟就记录一次温度、湿度、光强等,从而实现冷却,加热,冷凝和除湿,每个装置都有手动控制开关以防失灵。能量中心是玻璃封闭区域外部的建筑物;能源中心还提供用于调节温度的热水和冷水,并提供发电机,这些发电机可作为生物圈 2 的附加电源;里面有大量的空间用来种植食物,有完善的农业设备,还有一台打谷机。



志愿参与定居实验的 4 4 女共 8 名科学家(又叫生物圈人),都是某个科学领域的佼佼者,进驻之前接受了长达几年的生存训练,是代表“地球村最靓的仔”。他们每天需工作八小时制,早上 4 小时用来维护这个生态系统的和谐,如检查每一个小系统、播种收割庄家等。午后的 4 小时则是各种实验与研究的时间,如分析空气成分、研究水和土壤的性质与照料动植物等。在其余的休息时间里,他们可以做一切自己想做的事情,看书、看电影、看新闻等,只是禁止圈内人恋爱造人。虽然身体与外界隔离,但仍能用通讯工具与外界联系,与亲朋好友通电话等。他们的家人也能来到馆外,只是要隔着玻璃探望。



当然,科学家并不孤单,随他们一起入住的还有一大批生物。整个生物圈 2 号内,共有 8560 个物种。其中动物(包括软体、节肢、昆虫、鱼类、两栖、爬行、鸟类 、哺乳等)、植物(包括浮游、苔藓、蕨类、裸子和被子植物等)约 3000 种,微生物(包括细菌、粘菌、真菌、微藻等)约 1000 种,它们分别来自澳大利亚、非洲、南美、北美等地。


能源,取自于太阳能;

氧气,生物圈内的植物制造;

粮食,则来自每个人的辛勤播种;

蔬菜,经营的巨大农场;

肉类和蛋白质,寄养的牲畜。


1991 9 26 日,生物圈 2 号的大门被关闭, 8 名生物圈人号称“两年内不会有任何东西进出”。结果开始仅 10 天,生物圈人简·珀英特就不小心把手伸进打谷机,削掉了一截中指,不得不离开基地几个小时去处理伤口。

第一批生物圈人汇聚各路精英,但唯独缺少了会种地的“农民”(结果科学家种出来的麦子、水稻总不结籽)。因为这是个完全封闭的系统,杀虫剂和除草剂不能用,他们只好用生物防治或比较原始的方法(如喷肥皂水和硫磺、芽孢杆菌)来控制虫害,这些手段显然无法说服害虫放弃,大片的天地被害虫侵占。再加上那年的光照量不足,导致粮食供应成了问题。

当然科学家还是有办法的,那就是节食。一个星期只吃一次肉,饿肚子是常有的事。到最后只能靠红薯根充饥,这比《火星救援》中只能靠土豆为生的日子还要苦,在两年内,4名男性体重平均下降了18%,4名女性体重则平均下降了10%,看来还是在地球吃好好喝。



还有一个问题更棘手,差点就危及到志愿者的生命。就是圈内氧气含量一直在缓慢下降,二氧化碳含量则不断上升,从实验开始后的 9 个月内,生物圈 2 号的氧浓度从 20.5% 降到了 16.95% 。居民开始出现严重疲劳和睡眠呼吸暂停。基于医学忠告,外界不得已向圈内输入纯氧,使其浓度回到 19% ,但 3 个月后,浓度又跌落到 14.5%


14.5% 的含氧量是什么概念?相当于地球上海拔 8560 米高度的空气含氧量。明明生活在平原,但所有人却高原反应严重。那氧气到底都跑哪去了?实验结束后,研究人员才找到了答案。原来是农业区的土壤堆肥,微生物分解有机物时会吸收大量氧气。还有二氧化碳与内墙的混凝土发生反应形成了碳酸盐。二者作用叠加,造成耗氧量大大增加。

高浓度的二氧化碳,使得人造海洋中的酸度不断升高,大量鱼类和珊瑚死去,生物圈 2 号内的 25 种脊椎动物,最后只有 6 种活了下来,蜜蜂、蜂鸟和其他可以传授花粉的益虫无一幸免。很多植物繁衍不了后代,降雨也失控了,人造的沙漠变成了丛林和草地,人类接管“地球”看来没想象中简单。

不过,在这种新的环境下,也有几种物种混得不错,其中之一便是牵牛花。在高浓度的二氧化碳下,牵牛花开始疯长,藤蔓已伸向了玻璃穹顶,更危机其他植物和农田。生物圈人每天不得不花大量时间来修剪除草。

在实验进行的 1991 年到 1993 年里,生物圈 2 号的大门开关超过 24 次之多,其中一次向里面输送空气,有两次是补充纯氧来平衡里面的空气。坚持了近两年时间,八名成员终于扛不住了,携手提前离开了生物圈 2 号。地球花了 46 亿年的时间,演化成今天的模样,人类想另起炉灶,还嫩了点。按照生物圈 2 号的体量,能稳定一天,一个月,但无法使它稳定三年五载。

就这么放弃“生物圈 2 号”似乎有些可惜,于是 1994 3 6 日第二批实验人员进驻。这次他们吸取了教训,例如,新增了一位 32 岁的农学院毕业的大学生。但刚进行一个月,由于对不断增加的开支和缺少沟通感到灰心,资助人巴斯在联邦警察局长的帮助下夺回了产业。数天后,两名男性成员就以缺氧为由,砸毁了生物圈 2 号的玻璃搞破坏。开始 7 个月后,第二次实验也宣告结束。当然也不是一无所获,两批实验人员中分别有一对生物圈人最后喜结连理(比如,断指的珀英特和生物圈同伴塔贝尔·麦克卡鲁姆结为夫妇,后来创立了 Paragon 太空开发公司,为 NASA 和其他客户开发生命维持系统)。

1995 年底,“生物圈 2 号”被交由哥伦比亚大学打理,被称为研究全球变暖的最理想平台。投资人巴斯追加了 8560 万美元作为运行费用,成立全球气候变化效应的研究中心。然而“生物圈 2 号”每年光电费就要花 60 万美元,昂贵的维持费用使得大量实验被搁置。 2011 年,巴斯把这座建筑捐给了美国亚利桑那大学,又追加了 2000 万美元启动新项目。



现在,每年仍会有无数旅客,来到这个庞然大物面前“朝圣”。而生物圈 2 号,也一直在向人类传达一个朴素的道理。 保护地球,是在保护人类自己。

文章:

环保,做比说更重要

古今中外一日三餐变迁,吃饱吃好天下太平

荷兰人是如何利用地理优势,靠海吃海的?

俄罗斯最亲的两兄弟,一个要跟俄“合并”,一个要跟俄“死磕”

有疑问?

文章没看明白?还有疑问?您还可以通过留言告诉我们,我们会在收到留言后第一时间联系您。

姓名:电话:

疑问:

 
版权声明

1、本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;
2、文章部分图片及信息来源于网络,文字与部分图片之间无必然联系,版权归原作者所有;
3、我方无意侵犯某方的知识产权,如有侵权,请联系邮箱:ad_028cg@qq.com删除。