"Biosphere-2": ความล้มเหลวของการทดลองเพื่อสร้างระบบนิเวศแบบปิด

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

เรากำลังสร้างอาณานิคมขนาดใหญ่บนโลก แยกออกจากโลกภายนอกโดยสิ้นเชิง ปลูกพืชที่นั่นเพื่อสร้างออกซิเจน นำเข้าปศุสัตว์ และตั้งถิ่นฐานแปดคนในอาณานิคมเป็นเวลาสองปี! แนวคิดที่ยอดเยี่ยมสำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์เพื่อสร้างระบบช่วยชีวิตแบบปิดสำหรับอาณานิคมในอนาคตที่เป็นไปได้บนดาวอังคารเดียวกัน จริงอยู่ มีข้อบกพร่องร้ายแรงในความคิดนี้ - ผู้คน พวกเขากลายเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของความล้มเหลวของการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่มีความทะเยอทะยาน "Biosphere-2"

ไบโอสเฟียร์-2 คืออะไร?

ในปี 1970 นายเอ็ดเวิร์ด เบส นักการเงินชาวอเมริกัน ซึ่งมาจากครอบครัวชาวเท็กซัสที่ร่ำรวยซึ่งทำเงินได้หลายพันล้านเหรียญ ได้พบกับจอห์น อัลเลน นักนิเวศวิทยา วิศวกร และนักประดิษฐ์ไบโอสเฟียร์-2 อัลเลนมีความคิด เบสมีเงินใช้ไปกับความคิดเหล่านั้น ในยุค 80 แนวคิดเหล่านี้ตกผลึกมากพอในโครงการที่ Bass ไม่เสียใจที่ต้องจัดสรรเงิน 150 ล้านดอลลาร์

อัลเลนวางแผนที่จะวางพื้นที่ 10 ตารางกิโลเมตรไว้ใต้โดมโปร่งใส ซึ่งเต็มไปด้วยพืช สัตว์ และผู้คน เพื่ออะไร? เขาต้องการทดสอบว่าชีวิตมีความยืดหยุ่นเพียงใด สามารถใส่ไว้ในกล่องสุญญากาศได้หรือไม่ และดูว่าสามารถดำรงอยู่ในชีวิตได้อย่างสมดุลหรือไม่ นอกจากนี้ "Biosphere-2" สามารถแสดง (อย่างน้อยก็ประมาณ) ว่าบุคคลหนึ่งจะสามารถพาที่อยู่อาศัยตามปกติของเขาไปกับการล่าอาณานิคมของดาวเคราะห์ดวงอื่นได้หรือไม่

การก่อสร้างเริ่มขึ้นในปี 2530 ในรัฐแอริโซนา มันซับซ้อนเพราะว่าซีลหน้าต่างและโครงสร้างอื่นๆ ต้องกันอากาศเข้าได้มากที่สุดเพื่อลดการรั่วไหลของอากาศ มิฉะนั้น ทีมงานจะไม่สามารถจับภาพการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของออกซิเจนใต้โดมได้ โดยรวมแล้ว "Biosphere-2" รวบรวมอากาศ 180 ตัน

เนื่องจากในตอนกลางวันอากาศได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์และขยายตัว และในตอนกลางคืนกลับถูกบีบอัด วิศวกรจึงต้องปรับลดแรงดันเหล่านี้ให้เป็นกลาง ด้วยเหตุนี้ จึงตัดสินใจสร้างไดอะแฟรมโดมขนาดใหญ่ที่เรียกว่า "ปอด"

โดยรวมแล้วในตอนเริ่มต้น อาคารมีชีวมวลประมาณ 20 ตัน คิดเป็น 4 พันชนิด ในเวลาเดียวกัน คาดว่า 5-20% ของพวกเขาจะเสียชีวิต สิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ทั้งหมดนี้ถูกแจกจ่ายไปทั่วห้า biotopes ป่า (ป่าฝน, มหาสมุทรขนาดเล็กที่มีแนวปะการัง, ป่าชายเลน, ทุ่งหญ้าสะวันนา, ทะเลทรายที่มีหมอกหนา) และอีกสองแห่งที่มนุษย์สร้างขึ้น - ทุ่งนาและสวนผักตลอดจนพื้นที่อยู่อาศัยพร้อมห้องปฏิบัติการและเวิร์คช็อปที่มนุษย์ ปกครอง พื้นที่น้อยที่สุดถูกครอบครองโดยมหาสมุทร - เพียง 450 ตารางเมตรในขณะที่ทุ่งและสวนสำหรับ "bionauts" แปดคนในอนาคตครอบครองพื้นที่ 2,500 ตารางเมตร พวกเขาอาศัยอยู่กับแพะสี่ตัวกับแพะหนึ่งตัว ไก่ 35 ตัวกับไก่ตัวผู้สามตัว แม่สุกรสองตัวและหมูป่าหนึ่งตัว บ่อน้ำในท้องถิ่นมีปลาอาศัยอยู่

ข้างใต้ทั้งหมดนี้เป็นอาคารที่มีโครงสร้างพื้นฐานทางเทคนิค และมีการติดตั้งปั๊มน้ำมันธรรมชาติด้านนอก ซึ่งจ่ายพลังงานให้กับทั้งอาคาร ระบบนิเวศแบบปิดต้องจัดหาน้ำ อาหาร ปุ๋ย และอากาศให้ตัวเอง 100% การคำนวณพบว่าทั้งหมดนี้เป็นไปได้ แต่ตามปกติแล้ว ไม่นานหลังจากการทดลองเริ่มต้น มีบางอย่างผิดพลาด

พลับพลาแห่งอีเดน?

อาสาสมัครแปดคน ชายสี่คนและผู้หญิงสี่คน เข้าสู่สวรรค์บนดินแห่งนี้เป็นครั้งแรกในวันที่ 26 กันยายน 1991 พวกเขามีงานง่าย ๆ คือต้องย้อนกลับไปไม่เร็วกว่าสองปีต่อมา แน่นอน ทุกเดือนมานี้ทีมไม่มีเวลาเบื่อพวกเขาทำงานในไร่นา ดูแลปศุสัตว์และทำการทดลองตามแผน

- ในการทำพิซซ่า ฉันต้องเก็บเกี่ยวข้าวสาลีและทำแป้ง จากนั้นให้อาหารและรีดนมแพะเป็นชีส ฉันใช้เวลาสี่เดือนในการทำพิซซ่าที่ Biosphere-2” Jane Poynter หนึ่งในผู้เข้าร่วมการทดลองกล่าวระหว่าง TED Talks ของเธอ เธอใช้เวลาสองปี 20 นาทีในโลกที่โดดเดี่ยว

อย่างไรก็ตาม เจนไม่ได้ซื่อสัตย์อย่างสมบูรณ์ในที่นี้ สองสัปดาห์ต่อมา เด็กหญิงตัดนิ้วกลางออกขณะทำงานกับเครื่องเปลือกข้าว แพทย์ท้องถิ่นจากทีมพยายามติดมัน แต่นิ้วไม่ต้องการที่จะรักษา เจนถูกอพยพออกจากสวรรค์อย่างเร่งด่วนและส่งไปยังศูนย์การแพทย์ซึ่งนิ้วของเธอถูกเย็บเข้าที่ เจ็ดชั่วโมงต่อมา เธอกลับไปที่ Biosphere

แต่เธอไม่ค่อยพูดถึงเหตุการณ์นี้ เจนชอบพูดคุยเกี่ยวกับความตื่นเต้นเป็นครั้งแรกที่ได้สูดอากาศที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ซึ่งนอกจากเธอแล้ว มีเพียงเจ็ดคนในโลกเท่านั้นที่หายใจ และรู้สึกเหมือนเป็นส่วนหนึ่งของชีวมณฑล

“เมื่อฉันหายใจออก คาร์บอนไดออกไซด์ของฉันก็เติมเชื้อเพลิงให้กับมันเทศที่ฉันปลูก และเรากินมันเทศเยอะมาก และมันเทศก็กลายเป็นส่วนหนึ่งของฉัน อันที่จริงเรากินไปมากจนกลายเป็นสีส้ม ฉันกินคาร์บอนตัวเดิมซ้ำแล้วซ้ำอีก ฉันกินตัวเองในทางที่แปลกประหลาด

รอยร้าวในหีบสวรรค์

ทะเลทรายเป็นแห่งแรกที่โผล่ออกมาจากการเชื่อฟังของมนุษย์: ความชื้นที่สะสมอยู่ที่ยอดโดมทำให้เกิดฝนตกเกือบต่อเนื่อง ปะการังในมหาสมุทรเริ่มตาย: น้ำดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไป

เมื่อเวลาผ่านไป ทั้งเซ็นเซอร์และอาณานิคมเองเริ่มสังเกตเห็นว่าระดับออกซิเจนในบรรยากาศท้องถิ่นลดลง เนื้อหาขององค์ประกอบที่สำคัญอย่างยิ่งนี้ใน 16 เดือนลดลงจาก 21% เป็น 14% ที่สำคัญ จากการศึกษาเมื่อสิ้นสุดการทดลอง พบว่ามีโครงสร้างซีเมนต์มากเกินไปใน "Biosphere-2" ซึ่งดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และทำให้ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ผลิตได้ลดลง

เป็นเวลานานผู้คนต้องอาศัยอยู่บนภูเขาสูง ความอดอยากของออกซิเจนส่งผลเสียต่อสุขภาพของ "bionauts" โดยธรรมชาติ ทั้งทางร่างกายและจิตใจ เจนเล่าว่าแพทย์ของพวกเขาซึ่งค่อนข้างสูงอายุในเวลานั้น ไม่สามารถรวมตัวเลขได้อีกต่อไปในบางครั้ง สมาชิกในทีมบางคนพูดประโยคนี้ไม่จบเพราะต้องกลั้นหายใจอยู่ตรงกลาง

- คุณตื่นขึ้นมาหายใจหอบเพราะองค์ประกอบของเลือดเปลี่ยนไป จากนั้นคุณทำสิ่งนี้อย่างแท้จริง: คุณหยุดหายใจ จากนั้นคุณหายใจเข้า และมันทำให้คุณตื่นขึ้น นี่มันน่ารำคาญชะมัด

นอกจากนี้จุลินทรีย์ในป่าฝนไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งเริ่มพัฒนาเร็วเกินไป การเพิ่มจำนวนโดยไม่คาดคิดของจุลินทรีย์และแมลงทำให้เกิดการใช้ออกซิเจนเพิ่มขึ้น พวกเขาเพาะพันธุ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดินสีดำ สำหรับพื้นที่ทดลอง เลือกสิ่งที่ดีที่สุดและอุดมสมบูรณ์ที่สุด

สื่อซึ่งก่อนหน้านี้เคยสงสัยเกี่ยวกับการทดลองนี้ ในบางกรณีเรียกผู้เข้าร่วมว่า "ลัทธิลัทธิเอาตัวรอด" และส่งเสียงแตรว่าทีมกำลังจะตายอย่างช้าๆ ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าฝ่ายบริหารตัดสินใจที่จะรวมการจัดหาออกซิเจนสู่สวรรค์จากภายนอก

ปัจจัยมนุษย์

แต่สาเหตุที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งที่ทำให้การทดลองล้มเหลวคือปัจจัยมนุษย์ ไม่มีสมาชิกของทีม "ไบโอสเฟียร์-2" ที่แยกกันอยู่นานกว่าสองเดือน มีเพียง Taber McCallum เท่านั้นที่มีประสบการณ์การเดินทางล่องเรือสามปี การทะเลาะวิวาทในทีมได้แบ่งคนทั้งแปดออกเป็นสองกลุ่มอย่างรวดเร็ว ซึ่งตามคำกล่าวของเจน แม้จะผ่านไปหลายปีแล้ว ก็ไม่ยอมให้กันและกัน

แต่ละกลุ่มมีวิสัยทัศน์ของตนเองว่าจะทำการทดลองต่อไปให้ดีขึ้นและถูกต้องได้อย่างไรบางคนเชื่อว่าจำเป็นต้องขนถ่ายลูกเรือและโอนงานทางวิทยาศาสตร์บางส่วนไปให้นักวิทยาศาสตร์นอกโดม เสียสละการแยกตัวโดยสิ้นเชิง เพื่อให้นำเข้า / ส่งออกอุปกรณ์และตัวอย่างได้ คนอื่นเชื่อว่าจำเป็นต้องรักษาความบริสุทธิ์ของการทดลองไว้อย่างสมบูรณ์และรับมือได้ด้วยตัวเอง พวกเขากลัวว่าฝ่ายตรงข้ามจะเป็นผู้นำการทดลองเพื่ออนุญาตให้นำเข้าอาหารซึ่งจะเป็นความล้มเหลวที่แท้จริงของโครงการ

ผลจากความขัดแย้งทำให้ทีมงานไม่สามารถทำงานร่วมกันและก้าวไปข้างหน้าได้อย่างราบรื่น ผู้คนทานอาหารแยกกัน พยายามไม่สบตากัน และพูดคุยกันน้อยมาก

ความขัดแย้งรุนแรงขึ้นจากการขาดออกซิเจนและอาหาร ผู้คนเริ่มหดหู่ หงุดหงิด แมลงและจุลินทรีย์ชนิดเดียวกันที่กินออกซิเจนส่งผลเสียต่อการเจริญเติบโตของพืช ทีมงานถูกบังคับให้เปลี่ยนไปรับประทานอาหารที่มีไขมันต่ำและมีแคลอรีต่ำ

นักเทศน์เรื่องอาหารก็เป็นหมอคนเดียวกันกับรอยวัลฟอร์ดที่พยายามเย็บนิ้วของเจน เขาเชื่อมั่นว่าอาหารในแต่ละวันของคนๆ หนึ่งควรจำกัดไว้ที่ 1,500 กิโลแคลอรีโดยไม่มีไขมัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มอายุขัยของบุคคลได้ถึง 130 ปี น่าเสียดายที่เขาเสียชีวิตเมื่ออายุ 79 ปี (11 ปีหลังจากออกจาก Biosphere-2) อันเป็นผลมาจากการหยุดระบบทางเดินหายใจที่เกี่ยวข้องกับเส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic ผู้เชี่ยวชาญบางคนแนะนำว่าอาจเป็นผลมาจากการบริโภคพลังงานต่ำของนักวิทยาศาสตร์

หาก Walford เตรียมพร้อมสำหรับการรับประทานอาหารดังกล่าว ผู้เข้าร่วมคนอื่นๆ จำนวนมากไม่ชอบข้อจำกัดด้านอาหารนี้ ความล้มเหลวในการเพาะปลูกอย่างต่อเนื่องการทำงานหลายชั่วโมงในทุ่งนา … ทีมงานไม่ทิ้งความคิดเรื่องอาหารและน้ำหนักของพวกเขาก็ละลายเหมือนไอศกรีมบนยางมะตอยร้อน Taber จากชายร่างใหญ่ตัวจริงกลายเป็นพลีชีพที่ผอมแห้ง โดยน้ำหนักลดลง 27 กก. กินแต่ผลไม้ ผัก ถั่วและพืชตระกูลถั่ว ไข่ และผลิตภัณฑ์นมแพะ

ทีมงานเห็นแต่เนื้อในวันอาทิตย์ - ไก่หรือปลาน้อย เพื่อไม่ให้สูญเสียแคลอรีอันล้ำค่าแม้แต่นิดเดียว สมาชิกบางคนในทีมตามความทรงจำของ Poynter ได้เลียจานหลังอาหารแต่ละมื้อ

อย่างไรก็ตาม Walford ซึ่งทำการตรวจเลือดจากผู้เข้าร่วมทั้งหมดเป็นประจำ พบว่าตัวชี้วัดนั้นใกล้เคียงกับอุดมคติ: ระดับคอเลสเตอรอล อินซูลิน และกลูโคสลดลง และความดันโลหิตกลับสู่ปกติ แต่ "bionauts" ไม่มีความสุขมากกว่านี้

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2535 ชาวอาณานิคมบางคนเริ่มกินเมล็ดพันธุ์ที่ไม่ได้ปลูกในอาคาร ท่ามกลางรายงานของสื่อเกี่ยวกับการกักตุนอาหาร การลักลอบขนอาหาร การกล่าวหาว่ามีการปลอมแปลงข้อมูล คณะกรรมการที่ปรึกษาทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดของโครงการจึงตัดสินใจลาออก

ระหว่างนี้ สาธารณชนได้ตั้งความเห็นเกี่ยวกับ "ไบโอสเฟียร์-2" ว่าเป็นกีฬาโอลิมปิกประเภทหนึ่ง (ว่ากันว่าจะอยู่ได้นานแค่ไหนโดยไม่เปิดประตู) และไม่ใช่เป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์ ทฤษฎีที่กำลังดำเนินการอยู่ ออกมาเป็นโมเดล ค่อยๆ ทำการเปลี่ยนแปลง ดังนั้น เมื่อสิ้นสุดการทดลอง ภูมิหลังรอบตัวเขาก็เป็นไปในทางลบเป็นส่วนใหญ่

รสที่ค้างอยู่ในคอของการทดลอง

ในเดือนกันยายน 1993 ประตู Biosphere-2 ถูกเปิดออก และปล่อยชาวอาณานิคมที่เหนื่อยล้าจากที่นั่น นี่คือสิ่งที่ Jane Poynter พูดเกี่ยวกับช่วงเวลาแห่งการปลดปล่อย:

- ฉันจะบอกว่าเราทุกคนออกมาถั่วเล็กน้อย ฉันตื่นเต้นที่ได้เห็นครอบครัวและเพื่อนฝูงทั้งหมดของฉัน สองปีที่ฉันได้เห็นผู้คนผ่านกระจก แล้วทุกคนก็วิ่งเข้ามาหาฉัน และฉันก็ดึงกลับ พวกเขาเหม็น! คนเหม็น! เรามีกลิ่นเหม็นของสเปรย์ฉีดผมและยาดับกลิ่นและเรื่องไร้สาระทั้งหมดนั้น

ในปี 1994 ภารกิจที่สองของ "bionauts" เริ่มต้นขึ้น อยู่แล้วในองค์ประกอบที่แตกต่างกัน คอนกรีตถูกปิดผนึกอย่างระมัดระวังและพร้อมที่จะใช้เวลา 10 เดือนในการถูกจองจำ แต่ก่อนอื่น สมาชิกที่ถูกไล่ออกจากทีม 2 คนบุกเข้าไปในโดมเพื่อประท้วง เปิดทางออกฉุกเฉินหลายทาง ผนึกเป็นเวลา 15 นาที ห้าแก้วแตกเช่นกัน ผู้บัญชาการของลูกเรือคนใหม่ออกจากโดมทีละคน และในเดือนมิถุนายน 1994 ผู้สนับสนุนละทิ้งโครงการและปิดการระดมทุน

แม้จะมีเงินหลายล้านดอลลาร์ พื้นที่กว้างขวางและดินสีดำที่ดีที่สุด ภารกิจแรกสู่ Biosphere-2 ก็ถือว่าล้มเหลว ผู้คนไม่สามารถหมุนเวียนออกซิเจนในโดมได้อย่างคงที่ และพืชผลที่ล้มเหลวอย่างต่อเนื่องและศัตรูพืชที่เพิ่มจำนวนขึ้นเรื่อยๆ ทำให้พวกมันใกล้จะอยู่รอดได้อย่างแท้จริง นอกจากนี้ อาณานิคมทั้งแปดนี้ยังแสดงให้เห็นว่ามนุษย์เป็นหนึ่งในจุดอ่อนที่สุดในการแยกตัวดังกล่าว

"Biosphere-2" ยังคงอยู่ในทะเลทรายแอริโซนา ตอนนี้กลายเป็นสวนพฤกษศาสตร์ที่มีโดมซึ่งเป็นของมหาวิทยาลัยของรัฐ กำลังดำเนินการทดลองที่นั่น แต่ไม่ใช่ในขนาดที่ใหญ่เช่นนี้ มีการจัดทัศนศึกษาสำหรับเด็กนักเรียนและนักท่องเที่ยวอย่างต่อเนื่อง หนึ่งในสถานที่ท่องเที่ยวที่แสดงในระหว่างการทัศนศึกษาคือคำจารึกที่อดีต "bionaut" ทิ้งไว้: “ที่นี่เท่านั้นที่เรารู้สึกว่าเราพึ่งพาธรรมชาติโดยรอบมากแค่ไหน ถ้าไม่มีต้นไม้ เราก็ไม่มีอะไรจะหายใจ ถ้าน้ำเป็นมลพิษ เราก็ไม่มีอะไรจะดื่ม”