"Biosfēra-2": eksperimenta neveiksme, lai izveidotu slēgtu ekosistēmu

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Mēs veidojam liela mēroga koloniju uz Zemes, kas ir pilnībā izolēta no ārpasaules, stādām tur augus, lai ražotu skābekli, importējam mājlopus un uz diviem gadiem apmetinām astoņus kolonistus! Lieliska ideja zinātniskam eksperimentam, lai izveidotu slēgtas dzīvības uzturēšanas sistēmas iespējamām nākotnes kolonijām uz tā paša Marsa. Tiesa, šai idejai ir nopietns trūkums – cilvēki. Tie izrādījās viens no galvenajiem vērienīgā zinātniskā eksperimenta "Biosfēra-2" neveiksmes iemesliem.

Kas ir Biosphere-2?

Septiņdesmitajos gados amerikāņu finansists Edvards Bass, kurš nāk no turīgas Teksasas ģimenes, kas no naftas nopelnīja miljardus, tikās ar Džonu Allenu, ekologu, inženieri un Biosphere-2 izgudrotāju. Allenam bija idejas, Basam bija nauda, ko tērēt šīm idejām. 80. gados šīs idejas pietiekami izkristalizējās projektā, kuram Basam nebija žēl piešķirt 150 miljonus USD.

Alens plānoja zem caurspīdīgiem kupoliem novietot 10 kvadrātkilometrus zemes, apdzīvot tos ar augiem, dzīvniekiem un cilvēkiem. Priekš kam? Viņš vēlējās pārbaudīt, cik elastīga ir dzīve, vai to iespējams ielikt hermētiskā kastē un vai tā var tajā sabalansēti pastāvēt. Turklāt "Biosfēra-2" varētu parādīt (vismaz aptuveni), vai cilvēks spēs paņemt līdzi savu ierasto biotopu citu planētu kolonizācijai.

Būvniecība sākās 1987. gadā Arizonā. To sarežģīja tas, ka logu blīvēm un citām konstrukcijām bija jābūt maksimāli hermētiskām, lai samazinātu gaisa noplūdes. Pretējā gadījumā komanda nespētu fiksēt skābekļa blīvuma izmaiņas zem kupola. Kopumā "Biosfēra-2" koncentrēja 180 tonnas gaisa.

Tā kā dienas laikā gaiss tika uzkarsēts no saules un paplašināts, bet naktī, gluži pretēji, tas tika saspiests, inženieriem nācās neitralizēt šos spiediena kritumus. Šim nolūkam tika nolemts uzbūvēt milzīgas kupolveida diafragmas, kuras sauca par "plaušām".

Kopumā sākumā ēkā atradās aptuveni 20 tonnas biomasas, ko pārstāvēja 4 tūkstoši sugu. Tajā pašā laikā bija paredzēts, ka 5-20% no tiem vienkārši izmirs. Visa šī biomasa tika sadalīta piecos savvaļas biotopos (lietusmežs, mini okeāns ar koraļļu rifu, mangrovju purvi, savanna, miglains tuksnesis) un vēl divos antropogēnos - laukos un sakņu dārzos, kā arī dzīvojamās teritorijās ar laboratorijām un darbnīcām, kur cilvēks atrodas valdīja. Vismazāk vietas aizņēma okeāns - tikai 450 kvadrātmetrus, savukārt lauki un dārzi astoņiem topošajiem "bionautiem" aizņēma 2500 kvadrātmetru platību. Viņi apmetās uz četrām kazām ar kazu, 35 vistām ar trim gaiļiem, divām sivēnmātēm un kuili. Vietējo dīķi apdzīvoja zivis.

Zem tā visa atradās telpas ar tehnisko infrastruktūru, bet ārpusē tika ierīkota dabasgāzes stacija, kas apgādāja ar enerģiju visu kompleksu. Slēgtajai ekosistēmai bija 100% jānodrošina sevi ar ūdeni, pārtiku, mēslojuma atkritumiem un gaisu. Aprēķini parādīja, ka tas viss bija iespējams. Taču, kā tas parasti notiek, drīz pēc eksperimenta sākuma kaut kas nogāja greizi.

Ēdenes tabernakļi?

Astoņi brīvprātīgie, četri vīrieši un četras sievietes, pirmo reizi ienāca šajā zemes paradīzē 1991. gada 26. septembrī. Viņiem bija vienkāršs uzdevums: atgriezties ne agrāk kā divus gadus vēlāk. Protams, visus šos mēnešus komandai nebija laika garlaikoties. Viņi strādājuši uz lauka, kopuši lopus un veikuši plānotus eksperimentus.

– Lai pagatavotu picu, bija jānovāc kvieši un jātaisa mīkla. Pēc tam pabarojiet un slaukiet kazas sieram. Man bija nepieciešami četri mēneši, lai pagatavotu picu uzņēmumā Biosphere-2,”sacīja Džeina Pontere, viena no eksperimenta dalībniecēm, TED sarunu laikā. Pēc viņas teiktā, viņa pavadīja divus gadus un 20 minūtes izolētā pasaulē.

Tomēr šeit Džeina nav līdz galam godīga. Nedaudz vairāk nekā pēc divām nedēļām meitene, strādājot pie rīsu lobīšanas mašīnas, nogrieza vidējā pirksta galu. Vietējais ārsts no komandas mēģināja to piestiprināt, taču pirksts negribēja sadzīt. Džeina tika steidzami evakuēta no paradīzes un nosūtīta uz medicīnas centru, kur viņas pirksts tika sašūts vietā. Pēc septiņām stundām viņa atgriezās biosfērā.

Bet viņa reti piemin šo notikumu. Vairāk Džeinai patīk runāt par to, cik aizraujoši bija pirmo reizi elpot patiesi atšķirīgu gaisu, ko, izņemot viņu, elpoja tikai septiņi cilvēki pasaulē. Un justies kā daļai no biosfēras.

“Kad es izelpoju, mans oglekļa dioksīds uzpildīja saldos kartupeļus, kurus es audzēju. Un mēs apēdām šausmīgi daudz saldo kartupeļu. Un šis saldais kartupelis kļuva par daļu no manis. Patiesībā mēs no tā apēdām tik daudz, ka tas man kļuva oranžs. Es burtiski ēdu vienu un to pašu oglekli atkal un atkal. Dīvainā veidā es sevi apēdu.

Plaisa debesu šķirstā

Tuksnesis bija pirmais, kas parādījās no cilvēka paklausības: kupola augšdaļā uzkrātais mitrums radīja gandrīz nepārtrauktu lietusgāzi. Koraļļi okeānā sāka mirt: ūdens absorbēja pārāk daudz oglekļa dioksīda.

Laika gaitā gan sensori, gan paši kolonisti sāka pamanīt skābekļa līmeņa pazemināšanos vietējā atmosfērā. Šī ārkārtīgi svarīgā elementa saturs 16 mēnešos samazinājās no 21% līdz kritiskiem 14%. Kā parādīja pētījumi eksperimenta beigās, "Biosphere-2" iekšpusē bija pārāk daudz cementa struktūru, kas absorbēja oglekļa dioksīdu un tādējādi samazināja saražotā skābekļa koncentrāciju.

Ilgu laiku cilvēkiem bija jādzīvo praktiski augstos kalnos. Skābekļa bads, protams, negatīvi ietekmēja "bionautu" veselību. Gan fiziski, gan garīgi. Džeina atceras, ka viņu ārsts, tobrīd jau diezgan vecs vīrietis, kādā brīdī vairs nav spējis saskaitīt skaitļus. Daži komandas biedri nevarēja pabeigt frāzi, jo pa vidu nācās atvilkt elpu.

- Tu pamosties, elsdams gaisu, jo ir mainījies tavu asiņu sastāvs. Un tad jūs burtiski darāt tā: jūs pārtraucat elpot, tad ieelpojat, un tas jūs pamodina. Tas ir šausmīgi kaitinoši.

Turklāt lietus mežu mikroflora kļuva nekontrolējama, kas sāka attīstīties pārāk ātri. Neparedzēta mikroorganismu un kukaiņu savairošanās izraisīja papildu skābekļa patēriņu. Viņi īpaši vairojas melnā augsnē. Izmēģinājuma laukiem tika izvēlēts labākais un auglīgākais.

Mediji, kas iepriekš bija skeptiski pret eksperimentu, dažos gadījumos tā dalībniekus nodēvējot par "izdzīvošanas kulta sektu", izskanēja, ka komanda burtiski lēnām mirst. Visi šie faktori ir noveduši pie tā, ka vadība nolēma iekļaut skābekļa piegādi debesīm no ārpuses.

Cilvēciskais faktors

Taču viens no svarīgākajiem eksperimenta neveiksmes iemesliem bija cilvēciskais faktors. Neviens no "Biosfēras-2" komandas dalībniekiem izolācijā neatradās ilgāk par pāris mēnešiem. Tikai Taberam Makalumam bija trīs gadu burāšanas pieredze. Strīdi komandā ātri sadalīja astoņniekus divās grupās, kuras, pēc Džeinas teiktā, pat pēc tik daudziem gadiem viens otru necieš.

Katrai grupai bija savs redzējums, kā būtu labāk un pareizāk turpināt eksperimentu. Daži uzskatīja, ka ir nepieciešams izkraut apkalpi un daļu zinātniskā darba nodot zinātniekiem ārpus kupola, upurējot pilnīgu izolāciju, lai atļautu iekārtu un paraugu importu / eksportu. Citi uzskatīja, ka ir nepieciešams pilnībā saglabāt eksperimenta tīrību un tikt galā pašiem. Viņi baidījās, ka oponenti vadīs eksperimentu, lai atļautu pārtikas importu, kas būtu reāla projekta neveiksme.

Konfliktu rezultātā komanda nevarēja sastrādāties un raiti virzīties uz priekšu. Cilvēki pusdienoja atsevišķi, centās neskatīties viens otram acīs un sarunājās ļoti reti.

Konfliktus saasināja skābekļa un pārtikas trūkums, cilvēki kļuva nomākti, aizkaitināti. Tie paši kukaiņi un mikroorganismi, kas ēda skābekli, negatīvi ietekmēja labības augšanu. Komanda bija spiesta pāriet uz diētu ar zemu kaloriju un zemu tauku saturu.

Diētas sludinātājs, starp citu, bija tas pats medicīnas doktors Rojs Volfords, kurš mēģināja uzšūt Džeinai pirkstu. Viņš bija pārliecināts, ka cilvēka ikdienas uzturā jāierobežo līdz 1500 kilokalorijām bez taukiem, kas palielinātu cilvēka mūža ilgumu līdz pat 130 gadiem. Diemžēl viņš nomira 79 gadu vecumā (11 gadus pēc pamešanas no Biosphere-2) elpošanas apstāšanās rezultātā, kas saistīts ar amiotrofisko laterālo sklerozi. Daži eksperti izteikušies, ka tas varētu būt zinātnieka zemā enerģijas patēriņa rezultāts.

Ja Valfords bija sagatavots šādai diētai, tad daudziem citiem dalībniekiem šis ierobežojums pārtikā nepatika. Pastāvīgas ražas neveiksmes, daudzu stundu darbs laukos… komanda nepameta domas par pārtiku, un to svars izkusa kā saldējums uz karsta asfalta. Tabers no īsta dižciltuma pārvērtās par novājējušu mocekli, zaudējis 27 kg, ēdot tikai augļus, dārzeņus, riekstus un pākšaugus, olas un kazas piena produktus.

Gaļu komanda redzēja tikai svētdienās – nedaudz vistas vai zivtiņas. Lai nezaudētu nevienu dārgo kaloriju, daži komandas dalībnieki, pēc Pointera atmiņām, laizīja šķīvjus pēc katras ēdienreizes.

Neskatoties uz to, Volfords, kurš regulāri veica visu dalībnieku asins analīzes, atklāja, ka rādītāji bija tuvu ideālam: pazeminājās holesterīna, insulīna un glikozes līmenis, un asinsspiediens normalizējās. Bet "bionauti" no tā nekļuva laimīgāki.

1992. gada novembrī daži kolonisti sāka ēst sēklu krājumus, kas nebija audzēti ēkā. Plašsaziņas līdzekļos izskanējušas ziņas par pārtikas atliekām, pārtikas kontrabandu, apgalvojumiem par datu viltošanu, visa projekta zinātniskā konsultatīvā padome nolēma to pamest.

Tikmēr sabiedrībā ir izveidojies viedoklis par "Biosfēru-2" kā sava veida olimpisko sporta veidu (saka, cik ilgi tas izturēs, neatverot durvis), nevis kā zinātnisku eksperimentu, teoriju, kas tiek strādāts. pēc modeļa, pakāpeniski veicot izmaiņas. Tādējādi līdz eksperimenta beigām fons ap viņu lielākoties bija negatīvs.

Eksperimentējiet pēcgaršu

1993. gada septembrī tika atvērtas Biosphere-2 durvis. Un viņi no turienes atbrīvoja nogurušos kolonistus. Lūk, ko Džeina Pointere saka par atbrīvošanas brīdi:

- Es teiktu, ka mēs visi iznācām mazliet prātīgi. Es biju sajūsmā, redzot visu savu ģimeni un draugus. Divus gadus esmu redzējis cilvēkus caur stiklu. Un tā visi skrēja pie manis. Un es atvilkos. Viņi smirdēja! Cilvēki smird! Mēs smirdām pēc matu lakas un dezodoranta un visādām stulbām.

1994. gadā sākās otrā "bonautu" misija. Jau citā sastāvā. Betons tika apdomīgi noslēgts un sagatavots nebrīvē pavadīt 10 mēnešus. Taču vispirms divi atlaisti bijušās komandas dalībnieki protestējot ielauzās kupolā, atvēra vairākas avārijas izejas, uz 15 minūtēm uzlaužot zīmogu. Sasistas arī piecas glāzes. Jaunās apkalpes komandieri pa vienam kupolu atstāja, un 1994. gada jūnijā sponsori atteicās no projekta un slēdza tā finansējumu.

Neskatoties uz visiem miljoniem dolāru, plašajām telpām un vislabāko melno augsni, pirmo misiju uz Biosphere-2 var uzskatīt par neveiksmīgu. Cilvēki nevarēja panākt stabilu skābekļa cirkulāciju savā kupolā, un pastāvīgas ražas neveiksmes un vairojošie kaitēkļi viņus burtiski nostādīja uz izdzīvošanas robežas. Turklāt šie astoņi kolonisti pierādīja, ka cilvēks ir viens no vājākajiem posmiem šādā izolācijā.

"Biosfēra-2" joprojām atrodas Arizonas tuksnesī. Tagad tas vairāk ir botāniskais dārzs ar kupolu, kas pieder valsts augstskolai. Eksperimenti tur tiek veikti, bet ne tik plašā mērogā. Pastāvīgi tiek rīkotas ekskursijas skolēniem un tūristiem. Viens no apskates objektiem, kas tiek rādīts ekskursiju laikā, ir bijušā "bionauta" atstātais uzraksts: "Tikai šeit sajutām, cik ļoti esam atkarīgi no apkārtējās dabas. Ja nebūs koku, mums nebūs ko elpot, ja ūdens būs piesārņots, mums nebūs ko dzert.