"Biosphere-2": Misslyckande med ett experiment för att skapa ett slutet ekosystem

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Vi bygger en storskalig koloni på jorden, helt isolerad från omvärlden, planterar växter där för att generera syre, importerar boskap och bosätter åtta kolonister under två år! En bra idé för ett vetenskapligt experiment för att skapa slutna livsuppehållande system för möjliga framtida kolonier på samma Mars. Det är sant att det finns ett allvarligt fel i denna idé - människor. De visade sig vara en av huvudorsakerna till misslyckandet med det ambitiösa vetenskapliga experimentet "Biosphere-2".

Vad är Biosphere-2?

På 1970-talet träffade den amerikanske finansmannen Edward Bass, som kommer från en rik Texas-familj som tjänade miljarder på olja, John Allen, en ekolog, ingenjör och uppfinnare av Biosphere-2. Allen hade idéer, Bass hade pengar att spendera på de idéerna. På 80-talet utkristalliserades dessa idéer tillräckligt till ett projekt som Bass inte var ledsen för att tilldela 150 miljoner dollar.

Allen planerade att placera 10 kvadratkilometer mark under genomskinliga kupoler, befolka dem med växter, djur och människor. Varför då? Han ville testa hur flexibelt livet är, om det går att innesluta det i en lufttät låda och om det kan finnas i det på ett balanserat sätt. Dessutom skulle "Biosphere-2" kunna visa (åtminstone ungefär) om en person skulle kunna ta med sig sin vanliga livsmiljö för kolonisering av andra planeter.

Bygget började 1987 i Arizona. Det komplicerades av att fönstertätningar och andra strukturer måste vara så lufttäta som möjligt för att minimera luftläckage. Annars skulle laget inte kunna fånga förändringar i syretätheten under kupolen. Totalt koncentrerade "Biosphere-2" 180 ton luft.

Eftersom luften under dagen värmdes upp av solen och expanderade, och på natten, tvärtom, den komprimerades, var ingenjörerna tvungna att neutralisera dessa tryckfall. För detta beslutades att bygga enorma kupolformade membran, som kallades "lungor".

Totalt innehöll byggnaden vid starten cirka 20 ton biomassa, representerad av 4 tusen arter. Samtidigt förväntades det att 5-20 % av dem helt enkelt skulle dö ut. All denna biomassa var fördelad över fem vilda biotoper (regnskog, minihav med ett korallrev, mangroveträsk, savann, dimmig öken) och ytterligare två antropogena - fält och grönsaksträdgårdar, samt bostadsområden med laboratorier och verkstäder, där människan styrde. Det minsta utrymmet ockuperades av havet - bara 450 kvadratmeter, medan fälten och trädgårdarna för de åtta framtida "bionauterna" ockuperade en yta på 2500 kvadratmeter. De slog sig ner på fyra getter med en get, 35 höns med tre tuppar, två suggor och en galt. Den lokala dammen var bebodd av fisk.

Under allt detta fanns lokaler med teknisk infrastruktur och utanför installerades en naturbensinstation som försörjde hela komplexet med energi. Det slutna ekosystemet var tvungen att försörja sig själv till 100 % med vatten, mat, gödselavfall och luft. Beräkningar visade att allt detta var genomförbart. Men som vanligt, strax efter att experimentet började gick något fel.

Tabernakel i Eden?

Åtta frivilliga, fyra män och fyra kvinnor, gick in i detta jordiska paradis för första gången den 26 september 1991. De hade en enkel uppgift: att gå tillbaka tidigast två år senare. Under alla dessa månader hade laget naturligtvis inte tid att bli uttråkad. De har arbetat på fälten, skött boskap och utfört planerade experiment.

– För att göra pizza var jag tvungen att skörda vete och göra deg. Mata och mjölka sedan getterna till ost. Det tog mig fyra månader att göra pizza på Biosphere-2”, sa Jane Poynter, en av deltagarna i experimentet, under sina TED Talks. Enligt henne tillbringade hon två år och 20 minuter i en isolerad värld.

Här är dock inte Jane helt ärlig. Lite över två veckor senare högg flickan av spetsen på långfingret medan hon arbetade på en risskalningsmaskin. En lokal läkare från teamet försökte fästa den, men fingret ville inte läka. Jane evakuerades omedelbart från paradiset och skickades till vårdcentralen, där hennes finger syddes på plats. Sju timmar senare återvände hon tillbaka till biosfären.

Men hon nämner sällan denna händelse. Mer Jane gillar att prata om hur spännande det var för första gången att andas en helt annan luft, som förutom henne, bara sju människor i världen andades. Och känna sig som en del av biosfären.

När jag andades ut gav min koldioxid bränsle till sötpotatisen jag odlade. Och vi åt fruktansvärt mycket sötpotatis. Och den här sötpotatisen blev en del av mig. Faktum är att vi åt så mycket av det att det blev orange för mig. Jag åt bokstavligen samma kol om och om igen. På ett bisarrt sätt åt jag mig själv på ett sätt.

Sprickan i den himmelska arken

Öknen var den första som dök upp ur människans lydnad: den ackumulerade fukten på toppen av kupolen genererade nästan kontinuerligt regn över den. Koraller i havet började dö: vattnet absorberade för mycket koldioxid.

Med tiden började både sensorerna och kolonisterna själva märka ett fall i syrenivån i den lokala atmosfären. Innehållet av detta extremt viktiga element på 16 månader minskade från 21 % till kritiska 14 %. Som studier i slutet av experimentet visade fanns det för många cementstrukturer inuti "Biosphere-2", som absorberade koldioxid och därigenom minskade koncentrationen av producerat syre.

Under lång tid var människor tvungna att leva praktiskt taget i höga berg. Syresvält påverkade naturligtvis "bionauternas" hälsa negativt. Både fysiskt och mentalt. Jane minns att deras läkare, en ganska äldre man vid den tiden, någon gång inte längre kunde räkna ihop siffrorna. Vissa lagmedlemmar kunde inte avsluta frasen, eftersom de var tvungna att hämta andan i mitten.

– Du vaknar och kippar efter luft eftersom sammansättningen av ditt blod har förändrats. Och då gör du bokstavligen så här: du slutar andas, sedan andas du in och det väcker dig. Detta är fruktansvärt irriterande.

Dessutom kom mikrofloran i regnskogen utom kontroll, som började utvecklas för snabbt. Den oförutsedda spridningen av mikroorganismer och insekter orsakade ytterligare syreförbrukning. De avlade särskilt i svart jord. För försöksfälten valdes de bästa och mest bördiga.

Media, som tidigare varit skeptiska till experimentet, i vissa fall kallade sina deltagare för en "överlevnadssekt", basunerade ut att laget bokstavligen sakta dör. Alla dessa faktorer har lett till att ledningen beslutat att inkludera tillförsel av syre till himlen utifrån.

Mänskliga faktorn

Men en av de viktigaste orsakerna till att experimentet misslyckades var den mänskliga faktorn. Ingen av medlemmarna i "Biosphere-2"-teamet var isolerad på mer än ett par månader. Bara Taber McCallum hade erfarenheten av en treårig segling. Bråken i laget delade snabbt de åtta i två grupper, som enligt Jane inte ens efter så många år tolererar varandra.

Varje grupp hade sin egen vision om hur det skulle vara bättre och mer korrekt att fortsätta experimentet. Vissa trodde att det var nödvändigt att lasta av besättningen och överföra en del av det vetenskapliga arbetet till forskarna utanför kupolen, och offra fullständig isolering, för att tillåta import/export av utrustning och prover. Andra trodde att det var nödvändigt att helt bevara experimentets renhet och klara sig på egen hand. De fruktade att motståndare skulle leda experimentet för att tillåta import av mat, vilket skulle vara ett verkligt misslyckande för projektet.

Till följd av konflikter kunde teamet inte arbeta tillsammans och gå vidare smidigt. Folk åt var för sig, försökte att inte se varandra i ögonen och pratade mycket sällan.

Konflikterna förvärrades av bristen på syre och mat, människor blev deprimerade, irriterade. Samma insekter och mikroorganismer som åt syre påverkade tillväxten av grödor negativt. Teamet tvingades byta till en diet med lågt kaloriinnehåll och låg fetthalt.

Kostpredikanten var förresten samma medicine doktor Roy Walford, som försökte sy Janes finger. Han var övertygad om att en persons dagliga kost borde begränsas till 1500 kilokalorier utan fett, vilket skulle öka en persons förväntade livslängd upp till 130 år. Tyvärr dog han vid 79 års ålder (11 år efter att ha lämnat Biosphere-2) som ett resultat av andningsstopp i samband med amyotrofisk lateralskleros. Vissa experter har föreslagit att det kan vara resultatet av forskarens låga energiintag.

Om Walford var förberedd för en sådan diet, gillade många andra deltagare inte denna begränsning i mat. Ständiga missväxter, många timmars arbete på fälten … laget lämnade inte tanken på mat, och deras vikt smälte som glass på en het asfalt. Taber från en riktig stor man förvandlades till en utmärglad martyr, efter att ha tappat 27 kg och bara ätit frukt, grönsaker, nötter och baljväxter, ägg och getmjölksprodukter.

Teamet såg kött bara på söndagar - lite kyckling eller fisk. För att inte förlora en enda dyrbar kalori slickade några medlemmar i teamet, enligt Poynters minnen, tallrikarna efter varje måltid.

Ändå fann Walford, som regelbundet tog blodprov av alla deltagare, att indikatorerna var nära idealiska: kolesterol, insulin och glukosnivåer sjönk och blodtrycket återgick till det normala. Men "bionauterna" blev inte gladare av detta.

I november 1992 började några av kolonisterna äta frömaterial som inte odlades inne i byggnaden. Mitt i medias rapporter om matförråd, matsmuggling, anklagelser om dataförfalskning, beslutade hela den vetenskapliga rådgivande nämnden för projektet att lämna det.

Under tiden har allmänheten bildat sig en uppfattning om "Biosphere-2" som en slags olympisk sport (de säger, hur länge ska de hålla på utan att öppna dörrarna), och inte som ett vetenskapligt experiment, en teori som bearbetas ut på en modell och gradvis göra förändringar. Sålunda, i slutet av experimentet, var bakgrunden runt honom mestadels negativ.

Experimentera eftersmak

I september 1993 öppnades dörrarna till Biosphere-2. Och de släppte de utmattade kolonisterna därifrån. Här är vad Jane Poynter har att säga om befrielsens ögonblick:

– Jag skulle säga att vi alla blev lite galna. Jag var stolt över att se all min familj och mina vänner. I två år har jag sett människor genom glas. Och så sprang alla till mig. Och jag drog mig tillbaka. De stank! Folk stinker! Vi stinker hårspray och deodorant och allt skit.

1994 började "bionauternas" andra uppdrag. Redan i en annan sammansättning. Betongen förseglades försiktigt och förbereddes för att tillbringa 10 månader i fångenskap. Men först, två avskedade medlemmar av det tidigare laget brast in i kupolen i protest, öppnade flera nödutgångar och bröt förseglingen i 15 minuter. Fem glas var också krossade. Befälhavarna för den nya besättningen lämnade kupolen en efter en, och i juni 1994 övergav sponsorerna projektet och stängde dess finansiering.

Trots alla miljontals dollar, rymliga lokaler och den bästa svarta jorden kan det första uppdraget till Biosphere-2 betraktas som ett misslyckande. Människor kunde inte uppnå stabil syrecirkulation i sin kupol, och ständiga missväxter och förökande skadedjur satte dem bokstavligen på randen av överlevnad. Dessutom visade dessa åtta kolonister att människan är en av de svagaste länkarna i en sådan isolering.

"Biosphere-2" står fortfarande kvar i Arizonas öken. Nu är det mer en botanisk trädgård med en kupol, som tillhör statens universitet. Där genomförs experiment, men inte i så stor skala. Utflykter för skolbarn och turister hålls ständigt. En av attraktionerna som visas under utflykterna är inskriptionen som den före detta "bionauten" lämnat:”Först här kände vi hur mycket vi är beroende av den omgivande naturen. Om det inte finns några träd har vi inget att andas, om vattnet är förorenat har vi inget att dricka."