失敗的“生物圈2號(hào)”實(shí)驗(yàn)帶來的反思

張瑋

生物圈2號(hào)是美國(guó)建于亞利桑那州圖森市以北沙漠中的一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。1993年1月，8名科員人員進(jìn)入生物圈2號(hào)，計(jì)劃在里面呆上兩年，自給自足。然而一年多以后，由于內(nèi)部環(huán)境的氧氣含量大幅減少，科研人員不得不提前撤離，結(jié)束探索。

1987年，美國(guó)的《發(fā)現(xiàn)》雜志曾刊載過一篇文章，介紹了一個(gè)“美國(guó)繼肯尼迪總統(tǒng)啟動(dòng)登月計(jì)劃后，最激動(dòng)人心的科學(xué)工程”。這個(gè)工程，就叫“生物圈2號(hào)”。

“生物圈2號(hào)”這個(gè)想法，最初來自一個(gè)環(huán)保組織。1982年，一場(chǎng)在法國(guó)鄉(xiāng)間舉行的會(huì)議上，他們和一批世界頂尖的科學(xué)家經(jīng)過熱烈的討論，決定進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)——在地球上建立一個(gè)封閉型的結(jié)構(gòu)空間，作為未來以下一些行為的實(shí)驗(yàn)基地：人類移民火星之后的棲息地，世界爆發(fā)核大戰(zhàn)后的庇護(hù)所，當(dāng)然，也可作為地球生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)最大規(guī)模的研究室。

這也是“生物圈2號(hào)”名字的由來——“生物圈1號(hào)”，就是我們?nèi)祟悧⒌牡厍虮旧怼?/p>

這確實(shí)是一個(gè)偉大的構(gòu)思：地球哺育了人類，而人類現(xiàn)在要脫離地球，自行建造一個(gè)可以供他們棲息的“地球”。

按照設(shè)計(jì)，“生物圈2號(hào)”需要占地1.3萬平方米，里面要有5種地形形態(tài)：熱帶雨林、熱帶草原、沼澤、沙漠和海洋——是的，你沒看錯(cuò)，還需要有海洋，不僅“海水”是用外面的海水和淡水按比例配置，而且要通過人工機(jī)械制造波浪。此外，要有兩個(gè)人工生物群落：集約農(nóng)業(yè)區(qū)和居住區(qū)。

此外，為了充分模擬地球真實(shí)生態(tài)，需要在“生物圈2號(hào)”內(nèi)投放3000種動(dòng)植物以及1000種微生物。

最關(guān)鍵的是，“生物圈2號(hào)”是由8000根白漆鋼梁和6000塊玻璃構(gòu)成的一個(gè)封閉環(huán)境，但由于溫度會(huì)造成內(nèi)外壓力的不同，進(jìn)而破壞玻璃板，所以在“生物圈2號(hào)”里，還裝了兩個(gè)被稱為“肺”的體積可變室，用來調(diào)節(jié)封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣壓。

面臨這樣一個(gè)激動(dòng)人心的計(jì)劃，“金主”還是不難找的。最終，來自美國(guó)得克薩斯的艾德·巴斯成了主要投資人。

盡管“生物圈2號(hào)”最終建成的費(fèi)用達(dá)到了2億美元左右（是預(yù)算的6倍），但還是完全竣工了。

1991年9月26日，4男4女共8名科研人員，如同宇航英雄一般，在公眾和媒體的歡呼下，進(jìn)入了建立在亞利桑那州海拔1200米沙漠上的“生物圈2號(hào)”。

自“生物圈2號(hào)”的封閉艙門被關(guān)上的那一剎那，一切不順利就開始了。

按照原先的規(guī)定，在艙門關(guān)閉之后，兩年之內(nèi)，“生物圈2號(hào)”不允許有任何東西進(jìn)出。換句話說，“生物圈2號(hào)”里所有的生命（包括人類）必須堅(jiān)持兩年——8個(gè)人必須吃自己耕種的食物，喝循環(huán)的水，呼吸循環(huán)的氧氣。

艙門關(guān)閉的第十天，意外就發(fā)生了。“生物圈人”——這樣聽起來有點(diǎn)酷——簡(jiǎn)·波因英特，把手伸進(jìn)了一臺(tái)打谷機(jī)，然后被削掉了一截中指。

盡管這8名科研人員在進(jìn)入“生物圈2號(hào)”之前，都受過大量專門的訓(xùn)練，但可能他們并未預(yù)料到這類事件的發(fā)生。事實(shí)上，如果處在任何一個(gè)真實(shí)的野外環(huán)境，發(fā)生這類事件后也只有一種選擇：“順其自然”。但畢竟這是一次“實(shí)驗(yàn)”，所以簡(jiǎn)·波因英特被送出“生物圈2號(hào)”幾個(gè)小時(shí)處理傷口。“兩年內(nèi)不得進(jìn)出”的規(guī)定，一開始就被打破了。

隨著時(shí)間的推移，那8位科研人員發(fā)現(xiàn)，“中指被截?cái)唷边@類事件，其實(shí)只是小事一樁——他們的生命受到了威脅。

造成這一威脅的，是“生物圈2號(hào)”內(nèi)的氧氣含量開始下降。

這一現(xiàn)象首先造成“生物圈2號(hào)”內(nèi)海水變酸，然后很多動(dòng)物死去，其中大部分是脊椎動(dòng)物。然后，所有的傳粉昆蟲開始死亡，進(jìn)而造成靠花粉傳播繁殖的植物也全部死亡。當(dāng)然，也有“野蠻生長(zhǎng)”的，科研人員發(fā)現(xiàn)，建筑物里隨處可見兩種黑乎乎的生物——蟑螂和螞蟻。

科研人員百思不得其解，因?yàn)椤吧锶?號(hào)”內(nèi)的二氧化碳-氧氣循環(huán)是經(jīng)過多次驗(yàn)證和設(shè)計(jì)的。他們最終發(fā)現(xiàn)，原來種植莊稼的肥料里的微生物，以及建造建筑的混凝土，會(huì)對(duì)大氣成分產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。而這些大家之前根本連想都沒想過。

當(dāng)然，氧氣含量減少帶來的最大威脅，是人類的生存。

1993年1月，“生物圈2號(hào)”里的氧氣含量已經(jīng)從當(dāng)初的21%，下降到了14%。8個(gè)“生物圈人”都飽受缺氧的痛苦，最終，外界決定開始向圈內(nèi)輸入氧氣。

盡管在圈內(nèi)的8名科研人員基本實(shí)現(xiàn)了自給自足（就是都瘦了好多），但從科學(xué)實(shí)驗(yàn)的角度來說，氧氣是一切生存的基礎(chǔ)——如果是外界輸氧，那實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就變得不精確了。

1993年6月26日，在頑強(qiáng)生存了一年零九個(gè)月后，最初進(jìn)去的8名科研人員，有7名選擇了走出“生物圈2號(hào)”，哪怕離當(dāng)初約定的兩年時(shí)間只差3個(gè)月。

1994年3月6日，由5男2女組成的“第二批居民”再次進(jìn)入了“生物圈2號(hào)”。但這一次，大氣里的二氧化氮濃度又失控了，10個(gè)月之后，第二批“居民”全部撤離。

至此，“生物圈2號(hào)”就再也沒有人住進(jìn)去過了。

從“人類的壯舉”到“奢侈的科學(xué)”，很多人開始反思：這樣一個(gè)昂貴的實(shí)驗(yàn)室，究竟給我們帶來了什么？

比如圈內(nèi)大氣中氧氣與二氧化碳比例失調(diào)的具體原因，就是一個(gè)寶貴的教訓(xùn)。此外，一個(gè)封閉生態(tài)里，多少物種的存在才能適合人類的生存，也是一個(gè)很好的課題——科學(xué)家后來發(fā)現(xiàn)，盡管只有8個(gè)人，但“生物圈2號(hào)”里投放的動(dòng)物和植物種類還是太少了，他們想象中的“生態(tài)鏈”并沒有運(yùn)行起來。

當(dāng)然，得到啟發(fā)的除了純粹的科學(xué)研究，還有人類社會(huì)學(xué)研究甚至心理學(xué)研究。

比如在各種惡劣情況下（缺氧和農(nóng)作物歉收等），因?yàn)橐庖姴缓?，哪怕只?個(gè)科研人員的人類小團(tuán)體，也分成了各4個(gè)人的兩個(gè)幫派——兩個(gè)幫派之間幾乎不溝通交流。但另一方面，先后進(jìn)入“生物圈2號(hào)”的兩批科研人員中，各有一對(duì)男女在出來后結(jié)成了夫妻。

不再進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)后，“生物圈2號(hào)”向游客開放，成為一個(gè)旅游景點(diǎn)。不過當(dāng)初的投資人巴斯并不希望看到這樣，所以在1996年，他把這座巨大的實(shí)驗(yàn)室交給了哥倫比亞大學(xué)，并追加了4000萬美元投資。

1998年，一篇有關(guān)“生物圈2號(hào)”內(nèi)大氣二氧化碳濃度上升對(duì)人造海洋影響的論文，發(fā)表在了美國(guó)《科學(xué)》雜志上，人們開始認(rèn)識(shí)到，原來“生物圈2號(hào)”真的可以在研究人類與地球環(huán)境相互作用的領(lǐng)域作出貢獻(xiàn)。

當(dāng)時(shí)的哥倫比亞大學(xué)雄心勃勃，希望將“生物圈2號(hào)”打造成地球生態(tài)研究、科研、交流的首選基地，并自己追加了數(shù)千萬美元投資。

但不知道什么原因，2011年，亞利桑那大學(xué)從哥倫比亞大學(xué)手中接過了“生物圈2號(hào)”。不過，不管怎么變，當(dāng)年的那個(gè)投資人巴斯卻一直初心不改，從來沒有間斷過資助——光維持“生物圈2號(hào)”的電力供應(yīng)，就需要每年花費(fèi)100萬美元。

如今，“生物圈2號(hào)”依舊對(duì)游客開放，同時(shí)也開始了幾個(gè)關(guān)于地球生態(tài)研究的科研項(xiàng)目。

“生物圈2號(hào)”用客觀事實(shí)證明，地球通過幾十億年的進(jìn)化，孕育了生命，成為適合人類居住的星球，是有萬千內(nèi)在聯(lián)系和原因的，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)就能模擬的。

“生物圈2號(hào)”實(shí)驗(yàn)不能被簡(jiǎn)單歸為失敗。因?yàn)樗屛覀冋J(rèn)識(shí)到了地球家園的唯一和可貴，同時(shí)也告訴我們，尋找人類新家園的道路漫長(zhǎng)而又充滿坎坷。

（摘自中信出版集團(tuán)《歷史的溫度4：那些執(zhí)念和信念、理想與夢(mèng)想》）