„Biosfera-2”: niepowodzenie eksperymentu w stworzeniu zamkniętego ekosystemu

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Budujemy kolonię na dużą skalę na Ziemi, całkowicie odizolowaną od świata zewnętrznego, sadzimy tam rośliny, aby generować tlen, importujemy zwierzęta i osadzamy ośmiu kolonistów na dwa lata! Świetny pomysł na eksperyment naukowy, aby stworzyć zamknięte systemy podtrzymywania życia dla ewentualnych przyszłych kolonii na tym samym Marsie. To prawda, że w tym pomyśle jest poważna wada - ludzie. Okazali się jednym z głównych powodów niepowodzenia ambitnego eksperymentu naukowego „Biosfera-2”.

Co to jest Biosfera-2?

W latach 70. amerykański finansista Edward Bass, który pochodzi z bogatej teksańskiej rodziny, która zarabiała miliardy na ropie naftowej, spotkał Johna Allena, ekologa, inżyniera i wynalazcę Biosphere-2. Allen miał pomysły, Bass miał pieniądze na te pomysły. W latach 80. te pomysły wystarczająco skrystalizowały się w projekcie, na który Bass nie żałował, że przeznaczył 150 milionów dolarów.

Allen planował umieścić 10 kilometrów kwadratowych ziemi pod przezroczystymi kopułami, zaludnić je roślinami, zwierzętami i ludźmi. Po co? Chciał sprawdzić, jak elastyczne jest życie, czy można je zamknąć w hermetycznej skrzynce i czy może w niej istnieć w sposób zrównoważony. Ponadto „Biosfera-2” mogłaby pokazać (przynajmniej w przybliżeniu), czy dana osoba byłaby w stanie zabrać ze sobą swoje zwykłe siedlisko do kolonizacji innych planet.

Budowa rozpoczęła się w 1987 roku w Arizonie. Komplikował to fakt, że uszczelki okienne i inne konstrukcje musiały być jak najbardziej szczelne, aby zminimalizować przecieki powietrza. W przeciwnym razie zespół nie byłby w stanie uchwycić zmian gęstości tlenu pod kopułą. W sumie „Biosfera-2” skoncentrowała 180 ton powietrza.

Ponieważ w dzień powietrze było nagrzewane przez słońce i rozprężane, a w nocy przeciwnie – sprężane, inżynierowie musieli te spadki ciśnienia neutralizować. W tym celu postanowiono zbudować ogromne kopulaste przepony, które nazwano „płucami”.

W sumie na starcie budynek zawierał około 20 ton biomasy, reprezentowanej przez 4 tysiące gatunków. Jednocześnie oczekiwano, że 5-20% z nich po prostu wyginie. Cała ta biomasa została rozłożona na pięć dzikich biotopów (las deszczowy, miniocean z rafą koralową, bagna namorzynowe, sawanna, mglista pustynia) i dwa inne antropogeniczne – pola i ogrody warzywne, a także obszary mieszkalne z laboratoriami i warsztatami, gdzie człowiek orzekł. Najmniej miejsca zajmował ocean – zaledwie 450 metrów kwadratowych, natomiast pola i ogrody dla ośmiu przyszłych „bionautów” zajmowały powierzchnię 2500 metrów kwadratowych. Zasiedlili cztery kozy z kozą, 35 kur z trzema kogutami, dwie maciory i knura. Tutejszy staw był zamieszkany przez ryby.

Pod tym wszystkim znajdowały się pomieszczenia z infrastrukturą techniczną, a na zewnątrz zainstalowano stację gazu ziemnego, która zaopatrywała w energię cały kompleks. Zamknięty ekosystem musiał zaopatrywać się w 100% w wodę, żywność, odpady nawozów i powietrze. Obliczenia wykazały, że to wszystko jest wykonalne. Ale jak to zwykle bywa, wkrótce po rozpoczęciu eksperymentu coś poszło nie tak.

Namioty Edenu?

Ośmiu ochotników, czterech mężczyzn i cztery kobiety, weszło po raz pierwszy do tego ziemskiego raju 26 września 1991 roku. Mieli proste zadanie: wrócić nie wcześniej niż dwa lata później. Oczywiście przez te wszystkie miesiące zespół nie miał czasu na nudę. Pracowali w polu, zajmując się hodowlą zwierząt gospodarskich i przeprowadzając zaplanowane eksperymenty.

- Aby zrobić pizzę, musiałem zebrać pszenicę i zrobić ciasto. Następnie nakarm i doj kozy na ser. Cztery miesiące zajęło mi zrobienie pizzy w Biosphere-2”- powiedziała Jane Poynter, jedna z uczestniczek eksperymentu, podczas swoich TED Talks. Według niej spędziła dwa lata i 20 minut w odizolowanym świecie.

Jednak tutaj Jane nie jest do końca szczera. Nieco ponad dwa tygodnie później dziewczyna odcięła czubek środkowego palca podczas pracy na maszynie do łuskania ryżu. Miejscowy lekarz z zespołu próbował go założyć, ale palec nie chciał się zagoić. Jane została pilnie ewakuowana z raju i wysłana do centrum medycznego, gdzie jej palec został zaszyty na miejscu. Siedem godzin później wróciła do Biosfery.

Ale rzadko wspomina o tym incydencie. Więcej Jane lubi opowiadać o tym, jak ekscytujące było po raz pierwszy oddychać naprawdę innym powietrzem, którym oprócz niej oddychało tylko siedem osób na świecie. I poczuj się jak część biosfery.

„Kiedy wydychałem, mój dwutlenek węgla zasilał słodkie ziemniaki, które uprawiałem. I zjedliśmy strasznie dużo słodkich ziemniaków. I ten batat stał się częścią mnie. W rzeczywistości zjedliśmy go tak dużo, że zrobiło mi się pomarańczowe. Dosłownie jadłem w kółko ten sam węgiel. W dziwny sposób sam siebie zjadłem.

Pęknięcie w niebiańskiej arce

Pustynia była pierwszą, która wyłoniła się z posłuszeństwa człowieka: wilgoć nagromadzona na szczycie kopuły generowała prawie ciągły deszcz. Korale w oceanie zaczęły umierać: woda wchłonęła za dużo dwutlenku węgla.

Z biegiem czasu zarówno czujniki, jak i sami koloniści zaczęli zauważać spadek poziomu tlenu w lokalnej atmosferze. Zawartość tego niezwykle ważnego pierwiastka w ciągu 16 miesięcy spadła z 21% do krytycznego 14%. Jak wykazały badania przeprowadzone pod koniec eksperymentu, wewnątrz „Biosfery-2” znajdowało się zbyt wiele struktur cementowych, które pochłaniały dwutlenek węgla, a tym samym zmniejszały stężenie wytwarzanego tlenu.

Przez długi czas ludzie musieli mieszkać praktycznie w wysokich górach. Głód tlenu oczywiście negatywnie wpłynął na zdrowie „bionautów”. Zarówno fizyczne, jak i psychiczne. Jane wspomina, że ich lekarz, wówczas już dość starszy mężczyzna, w pewnym momencie nie był już w stanie zsumować tych liczb. Niektórzy członkowie zespołu nie mogli dokończyć frazy, ponieważ musieli złapać oddech w środku.

- Budzisz się, łapiąc powietrze, ponieważ zmienił się skład Twojej krwi. A potem dosłownie robisz to: przestajesz oddychać, potem robisz wdech i to cię budzi. To strasznie denerwujące.

W dodatku mikroflora lasu deszczowego wymknęła się spod kontroli, która zaczęła się rozwijać zbyt szybko. Nieprzewidziana proliferacja mikroorganizmów i owadów spowodowała dodatkowe zużycie tlenu. Szczególnie hodowane na czarnoziemach. Na pola doświadczalne wybrano najlepsze i najbardziej urodzajne.

Media, które wcześniej podchodziły sceptycznie do eksperymentu, w niektórych przypadkach nazywając jego uczestników „sektą przetrwania”, trąbiły, że zespół dosłownie powoli umiera. Wszystkie te czynniki doprowadziły do tego, że kierownictwo zdecydowało się włączyć dopływ tlenu do nieba z zewnątrz.

Czynnik ludzki

Ale jednym z najważniejszych powodów niepowodzenia eksperymentu był czynnik ludzki. Żaden z członków zespołu „Biosphere-2” nie był w izolacji dłużej niż kilka miesięcy. Tylko Taber McCallum miał doświadczenie z trzyletniego rejsu żeglarskiego. Kłótnie w zespole szybko podzieliły tę ósemkę na dwie grupy, które według Jane nawet po tylu latach nie tolerują się nawzajem.

Każda grupa miała własną wizję tego, jak lepiej i bardziej poprawnie byłoby kontynuować eksperyment. Niektórzy uważali, że konieczne jest rozładowanie załogi i przekazanie części prac naukowych naukowcom poza kopułę, poświęcając całkowitą izolację, aby umożliwić import/eksport sprzętu i próbek. Inni uważali, że konieczne jest całkowite zachowanie czystości eksperymentu i samodzielne radzenie sobie. Obawiali się, że przeciwnicy poprowadzą eksperyment pozwalający na import żywności, co byłoby prawdziwą porażką projektu.

W wyniku konfliktów zespół nie mógł współpracować i płynnie iść do przodu. Ludzie jedli osobno, starali się nie patrzeć sobie w oczy i bardzo rzadko rozmawiali.

Konflikty pogłębiał brak tlenu i żywności, ludzie popadali w depresję, irytację. Te same owady i mikroorganizmy, które zjadały tlen, negatywnie wpływały na wzrost upraw. Zespół został zmuszony do przejścia na niskokaloryczną, niskotłuszczową dietę.

Nawiasem mówiąc, kaznodzieją diety był ten sam lekarz medycyny Roy Walford, który próbował uszyć palec Jane. Był przekonany, że codzienna dieta człowieka powinna być ograniczona do 1500 kilokalorii bez tłuszczu, co wydłużyłoby oczekiwaną długość życia człowieka do 130 lat. Niestety zmarł w wieku 79 lat (11 lat po opuszczeniu Biosfery-2) w wyniku zatrzymania oddechu związanego ze stwardnieniem zanikowym bocznym. Niektórzy eksperci sugerują, że może to być wynikiem niskiego spożycia energii przez naukowca.

Jeśli Walford był przygotowany na taką dietę, to wielu innym uczestnikom nie podobało się to ograniczenie w jedzeniu. Ciągłe nieurodzaje, wielogodzinna praca na polach… ekipa nie porzuciła myśli o jedzeniu, a ich ciężar rozpływał się jak lody na rozgrzanym asfalcie. Taber z prawdziwego wielkiego mężczyzny zamienił się w wychudzonego męczennika, tracąc 27 kg, jedzącego tylko owoce, warzywa, orzechy i rośliny strączkowe, jajka i produkty z koziego mleka.

Ekipa widziała mięso tylko w niedziele - trochę kurczaka lub rybę. Aby nie stracić ani jednej cennej kalorii, niektórzy członkowie zespołu, według wspomnień Poyntera, lizali talerze po każdym posiłku.

Niemniej jednak Walford, który regularnie przeprowadzał badania krwi wszystkich uczestników, stwierdził, że wskaźniki były bliskie ideału: poziom cholesterolu, insuliny i glukozy spadł, a ciśnienie krwi wróciło do normy. Ale „bionauci” nie byli z tego szczęśliwsi.

W listopadzie 1992 r. niektórzy koloniści zaczęli spożywać zapasy nasion, które nie były uprawiane wewnątrz budynku. W obliczu doniesień medialnych o skrytkach żywności, przemycie żywności, zarzutach fałszowania danych, cała naukowa rada doradcza projektu postanowiła z niego zrezygnować.

W międzyczasie opinia publiczna wyrobiła sobie opinię, że „Biosfera-2” jest rodzajem sportu olimpijskiego (mówią, jak długo wytrzymają bez otwierania drzwi), a nie eksperymentem naukowym, teorią, która jest w toku na model, stopniowo wprowadzając zmiany. Tak więc pod koniec eksperymentu tło wokół niego było w większości negatywne.

Posmak eksperymentu

We wrześniu 1993 roku otwarto drzwi Biosfery-2. I wypuścili stamtąd wyczerpanych kolonistów. Oto, co Jane Poynter ma do powiedzenia na temat momentu wyzwolenia:

- Powiedziałbym, że wszyscy trochę zwariowaliśmy. Byłem zachwycony widząc całą moją rodzinę i przyjaciół. Od dwóch lat widuję ludzi przez szkło. I tak wszyscy do mnie podbiegli. I wycofałem się. Cuchną! Ludzie śmierdzą! Śmierdzimy lakierem do włosów, dezodorantem i całym tym gównem.

W 1994 roku rozpoczęła się druga misja „bionautów”. Już w innym składzie. Beton został ostrożnie uszczelniony i przygotowany na spędzenie 10 miesięcy w niewoli. Ale najpierw dwóch zwolnionych członków byłego zespołu wpadło na znak protestu do kopuły, otworzyło kilka wyjść awaryjnych, łamiąc pieczęć na 15 minut. Pięć szklanek również zostało stłuczonych. Dowódcy nowej załogi kolejno opuszczali kopułę, aw czerwcu 1994 roku sponsorzy zrezygnowali z projektu i zamknęli jego finansowanie.

Mimo tych wszystkich milionów dolarów, przestronnych pomieszczeń i najlepszej czarnej ziemi, pierwszą misję na Biosphere-2 można uznać za porażkę. Ludzie nie mogli osiągnąć stabilnego obiegu tlenu w swojej kopule, a ciągłe nieurodzaje i mnożące się szkodniki dosłownie narażają ich na przeżycie. Ponadto owych ośmiu kolonistów pokazało, że człowiek jest jednym z najsłabszych ogniw w takiej izolacji.

„Biosphere-2” nadal stoi na pustyni w Arizonie. Teraz jest to bardziej ogród botaniczny z kopułą należący do państwowego uniwersytetu. Prowadzone są tam eksperymenty, ale nie na tak dużą skalę. Nieustannie odbywają się wycieczki dla uczniów i turystów. Jedną z atrakcji pokazywanych podczas wycieczek jest napis pozostawiony przez byłego „bionautę”: „Tylko tutaj poczuliśmy, jak bardzo zależy nam na otaczającej nas przyrodzie. Jeśli nie będzie drzew, nie będziemy mieli czym oddychać, jeśli woda będzie zanieczyszczona, nie będziemy mieli nic do picia.”