造一個“新地球”可能嗎？龐大的實驗工程，驗證地球難以複製！

人類能離開地球生活嗎? 1987年 世界上開展了一項史上最昂貴的項目 生物圈二號 在近30年的時間裏 生物圈二號這個試驗 成爲了世界上最具影響力的科學實驗 也是史上最著名的失敗工程 劉慈欣的小說《流浪地球》 也從生物圈二號中獲得了一定啓發 那我們今天就來聊一聊 這項繼阿波羅登月計劃後 美國最激動人心的科學工程 生物圈二號設計的最初目的 是爲了證明封閉生態系統 在外層空間支持和維持人類生命的可行性 也就是測試人類是否能在一個封閉的生物圈中 生活和工作 同時也是探索未來的太空殖民中 封閉生態系統可能的用途 之所以叫生物圈二號這個名字 是因爲它的原始模型生物圈一號就是地球 生物圈二號的任務 就是安排八名志願者四男四女 進入系統內體驗爲期兩年的封閉實驗 生物圈二號 坐落在美國亞利桑那州 圖森市北部的奧拉克爾 有一個佔地1.3萬平方公里的 鋼架結構的玻璃建築 大約有八層樓高 科學家們花了兩年的時間 建造了這個人造的封閉生態系統以及生態箱 那系統中有什麼呢 可以說裏面模擬了地球上所有的生態系統 沙漠 沼澤 荊棘林 雨林 熱帶草原 甚至是海洋都有 圈內還引入了約4000個物種 其中動植物約3000種 微生物約1000種 同時爲人類居住配備了一個生活區和一個農業區 植物可以爲動物生存提供所需的氧氣和氧料 動物爲植物提供二氧化碳 泥土中的微生物可以分解動植物的屍體以及排泄物 而生活在裏面的志願者靠耕種作物飼養動物生存 這樣不斷循環 可以形成相對穩定的生態系統 這是一個完全與世隔絕的實驗室 不但所有的門窗進行了密封處理 就連地面之下也澆築了厚達2米的混凝土 這樣生物圈二號的契密性非常高 粘瀉漏率不超過10% 只有太陽光可以通過玻璃建築照進來 踏進生物圈二號的志願者 也不是隨便挑選出來的 他們每個人都有自己熟悉的科學領域 比如生物學 海洋學 醫學 心理學等 國籍也不同 分別來自墨西哥 尼泊爾 南斯拉夫 美國 英國這五國 按照設想 生物圈二號應該完全獨立運行 能源來自試驗場周邊的太陽能電池板 氧氣來自生物圈二號內的植物 而食物蔬菜則來自志願者們經營的巨大農場 完全過着自給自足的生活 志願者們遵守八小時工作制 上午用來維護這個生態系統的穩定 比如檢查每一個小生態圈 種菜等等 下午就是進行科研試驗分析 但他們還是能夠用通訊工具跟外界聯繫 和親朋好友通電話等等 他們的家人也可以隔着玻璃來探望他們 設想很美好 但事實是志願者們很快遇到了糧食減產的問題 耕作區很大 但因爲志願者的種地技能不太好 他們種出來的麥子 水稻總是不結籽 而且還有蟲害干擾 因爲要求封閉 所以殺蟲劑 除草劑這些東西帶不進去 只能用生物防治或者比較原始的方法來防蟲害 但效果並不理想 再加上那年的光照不足 直接導致了志願者們體重大減 到最後只能靠紅薯根蟲積 和電影《火星救援》裏靠土豆維生的日子相差無幾 還有一個問題比較嚴重 差點危及志願者的生命 從他們住進生物圈2號開始 圈內的大氣就不太穩定 氧氣含量一直在緩慢下降 二氧化碳含量則不斷上升 從實驗開始後的9個月內 生物圈2號的氧濃度從20.5%降到了16.95% 三個月後數值直接降到了14.5% 已經是缺氧環境了 相當於地球上海拔4000米高度的空氣含氧量 所有人都患上了高原反應 那氧氣到底跑哪兒去了 實驗結束後 研究人員才發現是混凝土出了問題 2米厚的混凝土面積也達到了1萬多平方米 所以細菌呼吸作用產生的二氧化碳 與混凝土中的氫氧化鈣產生了反應 生成碳酸鈣 才導致大量氧氣的流失 不過是氧氣降低 二氧化碳和氧化亞氮也幾度超過了警戒水平 而且生物圈二號內的土壤 空氣海洋的比例 與地球原本的比例也相差甚遠 這是人工很難把握的平衡 到後來 這個小地球可以說是亂作一團 高濃度的二氧化碳 使得人造海洋中的酸度不斷升高 大量魚類和珊瑚類死去 生物圈二號內的25種脊椎動物 最後只有6種活了下來 絕大多數昆蟲滅絕 很多植物繁衍不了後代 降雨也失控了 人造的沙漠變成了叢林和草地 在實驗進行的1991年到1993年裏 生物圈二號的大門開關超過24次 其中一次就是向裏面輸送空氣 有兩次是補充純氧 來平衡裏面的空氣 堅持了兩年 裏面的8名志願者也扛不住了 一起離開了生物圈二號 整個複製地球的模擬項目 也正式宣佈失敗 後來生物圈二號還進行了一次實驗 結果還是一樣糟糕 這回食物的問題倒是解決了 來了一個農學畢業的志願者 但他們依然沒有辦法控制大氣的平衡 其中兩名男性還以缺氧爲理由 砸破了生物圈二號的玻璃 這座耗資2億美元的工程徹底失敗 地球演化成今天的模樣 花了46億年的時間 到目前爲止 人類還無法模擬出 一個類似地球的生態環境 生物圈二號作爲一個生態系統 和外界真正的生態系統 還是不能同日而語的 它並沒有真的按照地球生態圈具建模 只是試圖用人工控制 卻達到穩定 按照生物圈二號的體量 能穩定一天一個月 但無法使它穩定十年 最重要的一點還是不夠大 可能也只有像地球這樣規模的生態系統 才能支持複雜的生態循環吧 這場試驗影響了人們的生態自然觀念 保護地球不能是一句空話 同時 這也意味着未來的星際殖民空間 肯定要實現更大規模 這裏是宇宙天文館 記得關注我 我們下期再見