"Biosphere-2": Thất bại trong thử nghiệm tạo ra một hệ sinh thái khép kín

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Chúng tôi đang xây dựng một thuộc địa quy mô lớn trên Trái đất, hoàn toàn cách biệt với thế giới bên ngoài, trồng cây ở đó để tạo oxy, nhập khẩu gia súc và định cư tám người thuộc địa trong hai năm! Một ý tưởng tuyệt vời cho một thí nghiệm khoa học nhằm tạo ra các hệ thống hỗ trợ sự sống khép kín cho các thuộc địa có thể có trong tương lai trên cùng một sao Hỏa. Đúng, có một lỗ hổng nghiêm trọng trong ý tưởng này - con người. Hóa ra chúng là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự thất bại của thí nghiệm khoa học đầy tham vọng "Biosphere-2".

Biosphere-2 là gì?

Vào những năm 1970, nhà tài chính người Mỹ Edward Bass, người xuất thân từ một gia đình Texas giàu có kiếm được hàng tỷ USD từ dầu mỏ, đã gặp John Allen, một nhà sinh thái học, kỹ sư và nhà phát minh ra Biosphere-2. Allen có những ý tưởng, Bass có tiền để chi tiêu cho những ý tưởng đó. Vào những năm 80, những ý tưởng này đã kết tinh đủ thành một dự án mà Bass đã không tiếc tiền phân bổ 150 triệu USD.

Allen đã lên kế hoạch đặt 10 km vuông đất dưới những mái vòm trong suốt, cho thực vật, động vật và con người sinh sống. Để làm gì? Ông muốn kiểm tra mức độ linh hoạt của sự sống, liệu có thể đặt nó trong một chiếc hộp kín gió hay không và liệu nó có thể tồn tại trong đó một cách cân bằng hay không. Ngoài ra, "Biosphere-2" có thể cho biết (ít nhất là gần đúng) liệu một người có thể mang theo môi trường sống quen thuộc của mình cho quá trình xâm chiếm các hành tinh khác hay không.

Việc xây dựng bắt đầu vào năm 1987 tại Arizona. Nó phức tạp bởi thực tế là các miếng đệm cửa sổ và các cấu trúc khác phải càng kín càng tốt để giảm thiểu rò rỉ không khí. Nếu không, nhóm nghiên cứu sẽ không thể nắm bắt được những thay đổi về mật độ oxy dưới mái vòm. Tổng cộng, "Biosphere-2" tập trung 180 tấn không khí.

Vì ban ngày không khí bị mặt trời đốt nóng và nở ra, còn ban đêm thì bị nén lại, các kỹ sư phải trung hòa những sự sụt giảm áp suất này. Vì lý do này, người ta quyết định xây dựng các màng chắn hình vòm khổng lồ, được gọi là "lá phổi".

Tổng cộng, lúc ban đầu, tòa nhà chứa khoảng 20 tấn sinh khối, đại diện cho 4 nghìn loài. Đồng thời, người ta dự đoán rằng 5-20% trong số họ chỉ đơn giản là chết đi. Tất cả sinh khối này đã được phân phối trên 5 vùng sinh học hoang dã (rừng nhiệt đới, đại dương nhỏ với rạn san hô, đầm lầy ngập mặn, thảo nguyên, sa mạc sương mù) và hai vùng nhân tạo khác - cánh đồng và vườn rau, cũng như các khu vực sinh sống với các phòng thí nghiệm và xưởng, nơi con người cai trị. Đại dương chiếm ít không gian nhất - chỉ 450 mét vuông, trong khi những cánh đồng và khu vườn dành cho tám "sinh vật" tương lai chiếm diện tích 2500 mét vuông. Họ định cư trên bốn con dê với một con dê, 35 con gà mái với ba con gà trống, hai con lợn nái và một con lợn rừng. Ao địa phương là nơi sinh sống của cá.

Bên dưới tất cả là mặt bằng với cơ sở hạ tầng kỹ thuật và một trạm khí đốt tự nhiên được lắp đặt bên ngoài, cung cấp năng lượng cho toàn bộ khu phức hợp. Hệ sinh thái khép kín phải tự cung cấp 100% nước, thức ăn, chất thải phân bón và không khí. Tính toán cho thấy rằng tất cả điều này là khả thi. Nhưng như thường lệ, ngay sau khi thử nghiệm bắt đầu, đã xảy ra sự cố.

Tabernacles of Eden?

Tám tình nguyện viên, bốn nam và bốn nữ, đã bước vào thiên đường trần gian này lần đầu tiên vào ngày 26 tháng 9 năm 1991. Họ có một nhiệm vụ đơn giản: quay trở lại không sớm hơn hai năm sau đó. Đương nhiên, suốt cả tháng, cả đội không có thời gian để cảm thấy buồn chán. Họ đã làm việc trên cánh đồng, chăm sóc gia súc và thực hiện các thí nghiệm theo kế hoạch.

- Để làm bánh pizza, tôi phải thu hoạch lúa mì và nhào bột. Sau đó cho dê ăn và vắt sữa để lấy pho mát. Tôi đã mất bốn tháng để làm bánh pizza tại Biosphere-2,”Jane Poynter, một trong những người tham gia thử nghiệm, cho biết trong TED Talks của cô ấy. Theo cô ấy, cô ấy đã trải qua hai năm 20 phút trong một thế giới cô lập.

Tuy nhiên, ở đây Jane không hoàn toàn trung thực. Hơn hai tuần sau, cô gái bị chặt đầu ngón tay giữa khi đang làm việc trên một chiếc máy vo gạo. Một bác sĩ địa phương của nhóm đã cố gắng gắn nó vào, nhưng ngón tay không muốn lành lại. Jane đã được sơ tán khẩn cấp khỏi thiên đường và gửi đến trung tâm y tế, nơi ngón tay của cô đã được khâu lại. Bảy giờ sau, cô quay trở lại Biosphere.

Nhưng cô ấy hiếm khi đề cập đến sự việc này. Thêm nữa, Jane thích kể về lần đầu tiên cảm thấy thú vị như thế nào khi được hít thở một bầu không khí thực sự khác biệt, nơi mà ngoài cô ấy, chỉ có bảy người trên thế giới được hít thở. Và cảm thấy mình là một phần của sinh quyển.

“Khi tôi thở ra, carbon dioxide của tôi đang cung cấp năng lượng cho những củ khoai lang tôi đang trồng. Và chúng tôi đã ăn rất nhiều khoai lang. Và củ khoai lang này đã trở thành một phần của tôi. Trên thực tế, chúng tôi đã ăn quá nhiều nó khiến tôi có màu cam. Tôi thực sự đã ăn đi ăn lại cùng một loại carbon. Một cách kỳ quái, tôi đã ăn thịt mình theo một cách nào đó.

Vết nứt trên hòm trên trời

Sa mạc là nơi đầu tiên xuất hiện từ sự phục tùng của con người: hơi ẩm tích tụ trên đỉnh mái vòm tạo ra mưa gần như liên tục trên đó. San hô trong đại dương bắt đầu chết: nước hấp thụ quá nhiều carbon dioxide.

Theo thời gian, cả các cảm biến và bản thân những người khai hoang bắt đầu nhận thấy sự sụt giảm mức oxy trong bầu khí quyển địa phương. Hàm lượng của nguyên tố cực kỳ quan trọng này trong 16 tháng giảm từ 21% xuống còn 14%. Như các nghiên cứu vào cuối cuộc thử nghiệm cho thấy, có quá nhiều cấu trúc xi măng bên trong "Biosphere-2", hấp thụ carbon dioxide và do đó làm giảm nồng độ oxy tạo ra.

Trong một thời gian dài con người phải sống thực tế trên núi cao. Việc thiếu oxy, đương nhiên, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của các "bionauts". Cả vật chất và tinh thần. Jane kể lại rằng lúc đó bác sĩ của họ, một người đàn ông khá lớn tuổi, đã không thể cộng các con số được nữa. Một số thành viên trong nhóm không thể hoàn thành cụm từ này vì họ phải nín thở giữa chừng.

- Bạn thức dậy thở hổn hển vì thành phần của máu đã thay đổi. Và sau đó bạn làm điều này theo nghĩa đen: bạn ngừng thở, sau đó bạn thở vào, và nó đánh thức bạn. Điều này thật là khó chịu.

Ngoài ra, hệ vi sinh của rừng nhiệt đới mất kiểm soát, bắt đầu phát triển quá nhanh. Sự sinh sôi nảy nở không lường trước của vi sinh vật và côn trùng đã gây ra việc tiêu thụ thêm oxy. Chúng đặc biệt sinh sản ở vùng đất đen. Đối với các ruộng thí nghiệm, những gì tốt nhất và màu mỡ nhất đã được chọn.

Các phương tiện truyền thông, vốn trước đó đã hoài nghi về cuộc thử nghiệm, trong một số trường hợp gọi những người tham gia là "giáo phái sinh tồn", thổi phồng rằng nhóm nghiên cứu đang chết dần chết mòn theo đúng nghĩa đen. Tất cả những yếu tố này đã dẫn đến thực tế là ban quản lý đã quyết định bao gồm việc cung cấp oxy cho thiên đường từ bên ngoài.

Nhân tố con người

Nhưng một trong những lý do quan trọng nhất dẫn đến sự thất bại của cuộc thử nghiệm là do yếu tố con người. Không ai trong số các thành viên của nhóm "Biosphere-2" bị cô lập trong hơn một vài tháng. Chỉ Taber McCallum mới có kinh nghiệm đi thuyền ba năm. Những cuộc cãi vã trong đội nhanh chóng chia tám người thành hai nhóm, mà theo Jane, kể cả sau bao nhiêu năm, họ vẫn không khoan nhượng với nhau.

Mỗi nhóm có tầm nhìn riêng của họ về việc làm thế nào để tiếp tục thử nghiệm sẽ tốt hơn và đúng đắn hơn. Một số người tin rằng cần phải dỡ bỏ phi hành đoàn và chuyển một phần công việc khoa học cho các nhà khoa học bên ngoài mái vòm, hy sinh cách ly hoàn toàn, để cho phép nhập / xuất thiết bị và mẫu. Những người khác tin rằng cần phải hoàn toàn bảo toàn độ tinh khiết của thí nghiệm và tự xử lý. Họ sợ rằng những người chống đối sẽ dẫn đầu cuộc thử nghiệm để cho phép nhập khẩu thực phẩm, đây sẽ là một thất bại thực sự của dự án.

Do xung đột, cả nhóm không thể làm việc cùng nhau và tiến về phía trước một cách suôn sẻ. Mọi người ăn tối riêng, cố gắng không nhìn vào mắt nhau, và rất hiếm khi nói chuyện.

Các cuộc xung đột trở nên trầm trọng hơn do thiếu ôxy và thức ăn, mọi người trở nên trầm cảm, cáu kỉnh. Chính côn trùng và vi sinh vật ăn oxy đã ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây trồng. Nhóm nghiên cứu buộc phải chuyển sang chế độ ăn ít calo, ít chất béo.

Nhân tiện, người giảng về chế độ ăn kiêng, cũng chính là bác sĩ y khoa Roy Walford, người đã cố gắng khâu ngón tay cho Jane. Ông tin rằng chế độ ăn uống hàng ngày của một người nên được giới hạn ở 1500 kilocalories mà không có chất béo, điều này sẽ làm tăng tuổi thọ của một người lên đến 130 tuổi. Thật không may, ông qua đời ở tuổi 79 (11 năm sau khi rời Biosphere-2) do ngừng hô hấp liên quan đến chứng xơ cứng teo cơ một bên. Một số chuyên gia cho rằng đó có thể là kết quả của việc nhà khoa học ăn ít năng lượng.

Nếu Walford được chuẩn bị cho một chế độ ăn kiêng như vậy, thì nhiều người tham gia khác không thích sự hạn chế này trong thực phẩm. Mất mùa liên tục, làm việc đồng áng nhiều giờ đồng hồ … cả đội không rời ý nghĩ miếng ăn, cân nặng tan như kem trên mặt đường nhựa nóng. Taber từ một người đàn ông to lớn thực sự biến thành một liệt sĩ tiều tụy, sụt 27 kg, chỉ ăn trái cây, rau, các loại hạt và các loại đậu, trứng và các sản phẩm từ sữa dê.

Nhóm nghiên cứu chỉ thấy thịt vào Chủ nhật - một chút thịt gà hoặc cá. Để không mất đi một calo quý giá nào, một số thành viên trong nhóm, theo hồi ức của Poynter, đã liếm đĩa sau mỗi bữa ăn.

Tuy nhiên, Walford, người thường xuyên kiểm tra máu của tất cả những người tham gia, nhận thấy rằng các chỉ số gần như lý tưởng: mức cholesterol, insulin và glucose giảm xuống, và huyết áp trở lại bình thường. Nhưng các "bionauts" đã không trở nên hạnh phúc hơn từ điều này.

Vào tháng 11 năm 1992, một số người dân thuộc địa bắt đầu ăn nguồn cung cấp hạt giống không được trồng bên trong tòa nhà. Giữa những thông tin báo chí đưa tin về việc thực phẩm bị trộm cắp, buôn lậu thực phẩm, các cáo buộc làm sai lệch số liệu, toàn bộ ban cố vấn khoa học của dự án đã quyết định rời bỏ nó.

Trong khi đó, công chúng đã hình thành quan điểm về "Biosphere-2" như một loại thể thao Olympic (họ nói, chúng sẽ tồn tại trong bao lâu mà không cần mở cửa), và không phải là một thí nghiệm khoa học, một lý thuyết đang được nghiên cứu. trên một mô hình, dần dần thực hiện các thay đổi. Do đó, vào cuối cuộc thử nghiệm, bối cảnh xung quanh anh ta hầu hết là tiêu cực.

Thử nghiệm dư vị

Vào tháng 9 năm 1993, cánh cửa của Biosphere-2 đã được mở ra. Và họ đã giải phóng những người thực dân kiệt quệ từ đó. Đây là những gì Jane Poynter phải nói về khoảnh khắc giải thoát:

- Tôi có thể nói rằng tất cả chúng ta đều phát ra một chút điên rồ. Tôi rất xúc động khi gặp lại tất cả gia đình và bạn bè của mình. Trong hai năm, tôi đã nhìn thấy mọi người qua kính. Và thế là mọi người chạy đến chỗ tôi. Và tôi lùi lại. Chúng đã bốc mùi! Người hôi của! Chúng tôi hôi của keo xịt tóc và chất khử mùi và tất cả những thứ nhảm nhí.

Năm 1994, sứ mệnh thứ hai của "bionauts" bắt đầu. Đã có trong một thành phần khác. Bê tông được hàn kín cẩn thận và chuẩn bị để trải qua 10 tháng nuôi nhốt. Nhưng trước tiên, hai thành viên bị sa thải của đội cũ đã xông vào mái vòm để phản đối, mở nhiều lối thoát hiểm, phá vỡ phong ấn trong 15 phút. Năm chiếc kính cũng bị vỡ. Các chỉ huy của phi hành đoàn mới lần lượt rời khỏi mái vòm, và vào tháng 6 năm 1994, các nhà tài trợ đã từ bỏ dự án và đóng tài trợ của nó.

Bất chấp tất cả hàng triệu đô la, mặt bằng rộng rãi và đất đen tốt nhất, nhiệm vụ đầu tiên đến Biosphere-2 có thể coi là một thất bại. Mọi người không thể đạt được sự lưu thông oxy ổn định trong mái vòm của họ, và mùa màng thất bát liên tục và sâu bệnh sinh sôi nảy nở khiến họ đứng trước bờ vực của sự sống còn. Ngoài ra, tám người thực dân này đã chứng minh rằng con người là một trong những mắt xích yếu nhất trong sự cô lập như vậy.

"Biosphere-2" vẫn đứng vững trên sa mạc Arizona. Bây giờ nó giống như một vườn bách thảo với mái vòm, thuộc trường đại học tiểu bang. Các thí nghiệm đang được thực hiện ở đó, nhưng không phải trên quy mô lớn như vậy. Các chuyến du ngoạn dành cho học sinh và khách du lịch liên tục được tổ chức. Một trong những điểm hấp dẫn được thể hiện trong chuyến du ngoạn là dòng chữ do "bionaut" trước đây để lại: “Chỉ ở đây, chúng tôi mới cảm thấy mình phụ thuộc vào thiên nhiên xung quanh như thế nào. Nếu không có cây xanh, chúng tôi sẽ không có gì để thở, nếu nguồn nước bị ô nhiễm, chúng tôi sẽ không có gì để uống”.