这个“模拟地球”的实验，是一场伟大的失败

本文来自微信公众号：把科学带回家 （ID：steamforkids），作者：Greye，审校：韩晶晶，原文标题：《这个科学实验，让八名男女困在温室里生活两年，供人参观……》，题图来自：视觉中国

历史上疯狂的科学实验很多。但九十年代的“生物圈2号”可能是其中最浪漫、最雄心勃勃的。因为它的建造初衷，是模仿“生物圈1号”，也就是我们的地球。

“生物圈2号”耗资1.5亿美元建造，是一座用玻璃包围的未来感建筑，看起来像个大温室。它坐落于美国亚利桑那州，占地一公顷，大约一个标准操场大小。

“生物圈2号”设计图。（图片来源：The Institute of Ecotechnics）

1991年到1993年间，四男四女在里面封闭生活了两年。他们自己种植作物、喂养牲畜，循环利用所有空气和水。

当时人们以为，“生物圈2号”的探索能够为人类未来的星际航行做准备。

直到“生物圈2号”的幕后故事被一一揭开，人们才意识到，这是一个失败的、受到过多关注的、虎头蛇尾的科学实验。

第二个地球

“生物圈2号”的雏形，其实没有太多科学属性。它起源于美国新墨西哥州的一个实验性社区，人们在社区里过着一种单纯的生活，他们自己种植农作物，有空搞一下实验戏剧。

后来，他们想建立一个新的社区，能够将生态系统与科技相结合，实现自给自足。这个想法得到得克萨斯州一个石油大亨儿子的资金支持。1984年，“生物圈2号”开始在亚利桑那州的荒漠中建造。

负责这个项目的太空生物圈风险投资公司宣布，这将是一个密闭的空间，生物将在里面蓬勃发展。

建造完成后，“生物圈2号”看起来确实像个小地球。它拥有陆地、海洋、湿地、沙漠、草原等多种生态系统，尽管都是迷你的。

为了让这些生态环境更加真实，工程师花了大量精力，来给海洋制造潮汐，确保热带雨林有正确的温度与降水量，甚至试图在里面创造微风。

“生物圈2号”里的迷你海洋。（图片来源：The Institute of Ecotechnics）

除此之外，还有超过3800种动植物生活在“生物圈2号”里。

除了人类饲养的鸡、山羊和猪，还有蜂鸟、狐猴等野生动物。

而人类可种植的农作物则高达80种，包括水稻、山药、花生、甜菜、小麦、胡萝卜、辣椒、西红柿、羽衣甘蓝、茄子、洋葱、红薯、土豆、南瓜等。

另外，设计者还引入了昆虫来分解有机废物，而污水则经过处理后循环使用。

组员们在种植农作物和饲养山羊。（图片来源：TED）

1991年9月26日早上，“生物圈2号”正式启动。

八名组员身穿蓝色连体衣，仿佛科幻电影里的太空人，在密密麻麻的媒体与摄像机面前，他们发表了激扬的演讲。

“我将最后一次呼吸地球的空气，因为我知道，接下来两年我将在一个不同的大气里呼吸。”

组员 Jane Poynter 回忆，那场面就像他们要去执行太空任务一样。

但事实上，八名组员中并没有宇航员。他们有的是植物学家，有的是海洋生物学家，有的人有畜牧业和工程师背景，甚至还有外科医生。

在全球媒体的瞩目下，八人走进了这座巨型的玻璃房子，开始了长达两年的封闭生活。

Jane Poynter 在进入生物圈前的演讲。（图片来源：《未来漫游指南》）

“生物圈2号”里的生活并不悠闲，实际上，组员们非常忙碌。

组员 Mark Nelson 后来统计了他们的时间分配，发现他们至少把四分之一的时间都花在种植农作物上。

其他还包括研究和维护占20%，写报告占19%，烹饪占12%，生物群落管理占11%，畜牧业占9%。剩下的时间，他们还要接受媒体采访，处理各种各样的事情。

而温室外面，每年都有上百万游客和学生乘坐大巴车来到这里，饶有兴致地隔着玻璃，观察他们的一举一动。

一名组员记得，知名人类学家珍·古道尔也曾来参观过，“她的表情像是在观察灵长类动物”。

组员与游客隔着玻璃对视。（图片来源：TED）

对组员们来说，入住“生物圈2号”是崭新的体验。Mark Nelson 回忆说，那种感觉很奇妙，因为他做的每一件事，都能立即看到影响。

“每次我呼吸，那些植物都在等待着我的二氧化碳，它们是我的第三个肺……我和这里的生物有着绝对的联系。”

消失的氧气

“生物圈2号”的一切看起来都那么美好。

后来媒体与公众才知道，运营“生物圈2号”的公司实际上隐瞒了很多信息，其中最大的谎言，便是它的封闭性。

“生物圈2号”才刚启动两周，就出了岔子。

组员 Jane Poynter 在使用脱粒机时，不慎将手指尖切掉了一部分。随时待命的医生对她进行了紧急处理，但她仍需要被送往医院去做手术。几个小时后，Jane Poynter 才重新回到玻璃房子里，但没有媒体知道这次“偷渡行动”。

后来记者发现了越来越多事实，人们开始感到被欺骗。

原来，“生物圈2号”的工作人员会每月两次，给组员们提供各种物资，包括农作物的种子，组员们的维他命，以及捕蟑螂和捕鼠的工具等。

而且，在组员们入住的头几个月，由于阴雨天气多，作物歉收，他们还直接从储藏室中获取食物。

即便如此，组员们仍经常挨饿，Mark Nelson 记得，他掉了约11公斤体重，最饿的时候甚至吃花生的壳。

生物圈里的农场。（图片来源：The Institute of Ecotechnics）

生物圈里的其他生物也活得不怎样。蜂鸟与蜜蜂在“生物圈2号”里“灭绝”，导致农作物无法授粉。而最初引入用来分解粪便的蟑螂，则疯狂繁衍，差点将农作物啃光。

然而，组员们的最大威胁，不是饥饿，而是呼吸。

不知为何，“生物圈2号”空气中的氧气含量在逐渐下降，从最初的21%降到最低时的14.2%。如此稀薄的氧气，让组员们像是生活在4500米的高原上。

组员回忆当时的情景。（图片来源：《未来漫游指南》）

组员中有人开始在睡眠中出现呼吸暂停，有人在说话中途需要停下来喘口气，才能说完一句长句子。大家都尽量把动作慢下来，不消耗任何额外的精力。

由于担忧氧气含量再少下去，会影响到组员们的健康，于是，工作人员向“生物圈2号”里注入了纯氧。一时之间，组员们开心得手舞足蹈，并且疯狂大叫与奔跑。Mark Nelson形容，就像一个九十岁的老人重返青春。

后来经过研究，才发现生物圈中的混凝土会吸收二氧化碳，导致氧气含量减少，这是一个设计缺陷。

“生物圈2号”里氧气浓度的下降曲线。（图片来源：William Dempster）

更别提“生物圈2号”还有一个死穴——它未能解决能源问题。

尽管它利用了一部分太阳能，但事实上，“生物圈2号”从来没有断过电。里面的所有机器、光源、生态系统的运转，仍然依赖外部提供大量电能。

而“生物圈2号”在宣传中，定位成世界上第一个人造生物圈，而且是进行封闭试验的科学实验，但实际上却处处依赖电能和物资补充，未能实现碳循环和氧循环。

难怪“生物圈2号”在结束后受到许多嘲笑与谴责。有人骂它伪科学，也有人直指这只是资本操控下的一场真人秀，是一种新颖的娱乐节目。

一次失败的实践

事实上，“生物圈2号”的参与者们也心知肚明，这个实验不太“封闭”。

Mark Nelson 在他的书中透露，当时八名组员其实不太合得来。他们分裂成两个四人小组，而且互相看不惯对方。

两组人的分裂源头，正是对实验的看法不同。一组人认为，不应强调“封闭”，应该把更多的时间花在科研上，另一组人则希望保持原状不变。

组员之间冷漠与敌对的氛围，也让整个“生物圈2号”的体验变得糟糕。

组员们的合影。（图片来源：Dartmouth alumni magazine）

如今普遍认为，“生物圈2号”实验是失败的。它耗费了巨资和人力物力来建造、管理和运营，却无法给仅仅八个人提供足够的空气、水和食物。

后来，“生物圈2号”被捐献给亚利桑那大学，科研人员仍在里面进行研究。

但“生物圈2号”也并非毫无用处。有科学家据此设计了生态球，也就是那种有着小虾、藻类、微生物和水的密闭小球，仅靠阳光便可自给自足。

也有科学家看到了这个实验的积极意义。生态学家 William Schlesinger 认为，我们所知道的关于生态系统的一切，都是以描述性工作为基础，而“生物圈2号”是一次珍贵的实践，不能抹杀它的影响。

现在的“生物圈2号”。（图片来源：Dartmouth alumni magazine）

曾参与其中的 Mark Nelson，同样对“伪科学”的指责感到生气。

他认为，“生物圈2号”是有史以来生态学领域进行过的最伟大的实验。它不是一场生存挑战，引入物资没什么可指责的，“封闭”也从不是实验的目的。

同时，它也是一次初出茅庐的试验，不可能一开始就完美运行，必定会经历坎坷和挫折，即便失败，也能为后来者提供经验。

Mark Nelson 乐观地认为，未来人类能够解决自身的问题，而这种乐观，正是在“生物圈2号”里生活的经历带给他的。

“它告诉我们每一个行动，无论多小，都是重要的。”

现在“生物圈2号”仍在进行科研。（图片来源：science photo library）

美国导演 Matt Wolf 给“生物圈2号”拍摄了一部纪录片，叫 Spaceship Earth。他认为，这并非是一个科学实验的成败问题，它实际上暗喻着人类的野心及其局限性。

在九十年代，人类对宇宙、对外太空有着无限的憧憬，想象着五十年后我们会移居到月球或火星生活。如今三十年过去了，我们仍生活在地球上，移居外星球似乎遥遥无期。

“生物圈2号”失败了，我们可以推掉重来。但在“生物圈1号”——地球上，没有人会给我们提供额外的氧气、食物和水，一切都得靠人类自身去调配、去适应，以及去创造。

既然无法逃离，那就好好经营，从最小的行动开始。

参考资料

[1]John Allen， Mark Nelson. Biospherics and Biosphere 2， mission one (1991–1993). Ecological Engineering 13 (1999) 15–29

[2]"The Lost History Of One Of The World’S Strangest Science Experiments (Published 2019)". 2019. Nytimes.Com.

[3]"ULTIMATE SURVIVAL: DESERT DREAMERS BUILD A MAN-MADE WORLD (Published 1986)". 1986. Nytimes.Com.

[4]Schlesinger， William H. 2018. "A Noosphere". Bioscience 68 (9): 722-723.

[5]"Eight Go Mad In Arizona: How A Lockdown Experiment Went Horribly Wrong". 2020. The Guardian.

[6]"Biosphere 2: What Really Happened?". 2022. Dartmouth Alumni Magazine.

本文来自微信公众号：把科学带回家 （ID：steamforkids），作者：Greye，审校：韩晶晶