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科學報 科學文摘 探索

人類能複制出地球嗎?


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更新日期:2021822
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大科技雜志社

海南大科技雜志社

20世紀,人類登陸了月球,建立了太空站,星際移民成為人類的夢想,但實現這一步的前提是人類在地球以外能夠生存。於是,科學家們開始思考:人類能否建立一個自給自足的生態系統,滿足人類生存的一切所需,而不需要從地球運送物資呢?20世紀末,生物圈2號應運而生。

克隆地球的偉大實驗

生物圈2號是一個封閉的人造生態系統實驗室,由美國石油大王愛德華·巴斯斥巨資,匯集了全球頂級的科學家和工程師,建立在美國亞利桑那州的荒漠中。它像一個巨大的玻璃溫室建築群,白色的牆面和簡潔的幾何形牆體充滿了未來感。

入住生物圈2號的8個居民。

你可能會問,這個實驗室名為“生物圈2號”,那生物圈1號是什麼?生物圈1號就是地球,人類用“生物圈2號”命名,意為仿照地球生態,克隆出一個小型地球。

豐富而密閉的生態系統

這是一項前所未有的大型實驗。生物圈2號包含了雨林、海洋、荒漠、草原和沼澤等多種模擬的自然環境。為了獲得客觀的實驗結果,生物圈2號與世隔絕,實驗期間,不僅居民不能出來,而且門窗都進行了密封,地面也澆築了厚達2米的混凝土。

高端的居民

1991年9月26日,實驗參與者正式入住,他們將在此度過兩年。住進這個生態圈的居民都不是一般人,他們分別是植物學家、海洋生物學家、工程師、醫生、心理學家等,共8人。與他們同時入住的還有一大批生物,動植物約3000種,包括哺乳動物、昆蟲、爬行動物、鳥類,以及家禽、牲畜和各種農作物等;微生物約1000種,如細菌、真菌等。

生物圈中的內循環

在實驗期間,他們按理不能獲得任何外來物資,除了能源來自太陽之外,氧氣由生物圈中的植物提供,飲用水靠海水淡化,糧食來自農場的農作物,蛋白質來自於飼養的牲畜。廢水則流進土壤,由土壤中的微生物處理和淨化。

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遊客正通過玻璃窗參觀居民們的生活。

一開始,大家雄心勃勃,鬥志昂揚地投入生物圈2號的新生活中,一起維護各種設施,開展各種實驗與研究,如果想念家人了就打打電話。然而,打擊很快就來了。

過著挨餓的日子

生物圈2號面臨的第一個問題就是糧食減產,雖然居民全是科學家,但偏偏沒有農業學家,沒人懂耕種技巧,加上剛開始的幾個月光照不足,嚴重阻礙了糧食的生長;蟲害更讓人頭大,當初考慮到系統封閉,禁止帶殺蟲劑,這使得他們的除蟲方式非常有限,導致大片農作物遭受蟲害。

一個居民入住生物圈2號前後的對比照,他明顯瘦了很多。

居民們不得不減少食量,饑餓成了常態,個個都瘦成了皮包骨。

人人出現高原反應

比挨餓更嚴重的是氧氣減少。在16個月裏,氧氣含量從20.9%下降到了14.2%,居民們就像住在青藏高原上,每個人都出現了高原反應:昏昏沉沉、精神不振,居民們的動作就像電影裏的慢動作;缺氧還使他們思維遲鈍,有人連數字都數不對了。

拖著疲憊的身體,科學家們還要努力調查氧氣流失的原因。原來,土壤中一種細菌瘋狂繁衍,吸走了氧氣,並釋放出大量二氧化碳。

二氧化碳帶來的惡果

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二氧化碳濃度節節攀升,在一年半之內,其濃度甚至超過了地球上的十倍。這致使海水酸化,魚類和珊瑚大量死亡,同時鳥類和昆蟲的種類和數量減少,蜜蜂和蜂鳥的滅絕又導致花朵授粉無法實現,以致植物也無法繁殖。

生物圈2號中的鳥類因二氧化碳濃度過高而死亡。

當然,也有活得滋潤的,牽牛花就是其中之一,它因為高濃度二氧化碳而瘋狂生長,威脅到其他植物,圈內居民們每天都要花大量時間清除牽牛花。蟑螂和螞蟻更是到處肆虐,侵害莊稼。蟑螂是科學家們帶進來用於維持生態循環的,而螞蟻是“偷渡”進來的。

居民們拉幫結派

居民們的心理也開始發生變化,患上了非理性對抗綜合症,其實就是成員們拉幫結派,派與派之間互相敵對。圈內居民們分成兩派,每派4人,分別主張用不同的方法管理生物圈2號。不同派別之間的成員甚至不正眼瞧對方成員一眼。但後來大家努力共同克服這種心理,並未妨礙實驗的進展。

封閉系統不封閉

設計者曾自信地認為,這樣一個生態系統可以獨立運行50年,並期望將之複制到月球或火星上。然而,很快,實驗室的封閉狀態就被打破了。

實驗剛開始2周,一位圈內居民被稻穀脫粒機削掉了手指,雖然醫生為她接上,但還是決定讓她走出實驗室,接受更進一步的手術。生物圈2號還經常有物品被秘密運輸進來,其中有電腦零件、維生素、種子、捕鼠器等。

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