"Biosphere-2": فشل تجربة إنشاء نظام بيئي مغلق

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

نحن نبني مستعمرة واسعة النطاق على الأرض ، معزولة تمامًا عن العالم الخارجي ، نزرع النباتات هناك لتوليد الأكسجين ، واستيراد الماشية واستقرار ثمانية مستعمرين لمدة عامين! فكرة رائعة لإجراء تجربة علمية لإنشاء أنظمة دعم الحياة المغلقة لمستعمرات مستقبلية محتملة على نفس المريخ. صحيح ، هناك عيب خطير في هذه الفكرة - الناس. تبين أنها كانت أحد الأسباب الرئيسية لفشل التجربة العلمية الطموحة "Biosphere-2".

ما هو Biosphere-2؟

في سبعينيات القرن الماضي ، التقى الممول الأمريكي إدوارد باس ، الذي ينحدر من عائلة ثرية في تكساس جنت المليارات من النفط ، بجون ألين ، عالم البيئة ومهندس ومخترع Biosphere-2. كان لدى آلن أفكار ، وكان لدى باس الأموال التي ينفقها على تلك الأفكار. في الثمانينيات ، تبلورت هذه الأفكار بدرجة كافية في مشروع لم يأسف باس لتخصيص 150 مليون دولار له.

خطط ألين لوضع 10 كيلومترات مربعة من الأرض تحت قباب شفافة ، وتزويدها بالنباتات والحيوانات والأشخاص. لم؟ لقد أراد اختبار مدى مرونة الحياة ، وما إذا كان من الممكن وضعها في صندوق محكم الإغلاق وما إذا كان يمكن أن توجد فيه بطريقة متوازنة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يُظهر "Biosphere-2" (على الأقل تقريبًا) ما إذا كان الشخص قادرًا على أن يأخذ معه موطنه المعتاد لاستعمار الكواكب الأخرى.

بدأ البناء في عام 1987 في ولاية أريزونا. كان الأمر معقدًا بسبب حقيقة أن أختام النوافذ وغيرها من الهياكل يجب أن تكون محكمة الإغلاق قدر الإمكان لتقليل تسرب الهواء. خلاف ذلك ، لن يتمكن الفريق من التقاط التغييرات في كثافة الأكسجين تحت القبة. في المجموع ، ركز "Biosphere-2" 180 طنًا من الهواء.

نظرًا لأنه يتم تسخين الهواء خلال النهار بواسطة الشمس ويتمدد ، وفي الليل ، على العكس من ذلك ، يتم ضغطه ، كان على المهندسين تحييد هذا الانخفاض في الضغط. لهذا تقرر بناء أغشية ضخمة مقببة ، والتي كانت تسمى "الرئتين".

في المجموع ، في البداية ، احتوى المبنى على حوالي 20 طنًا من الكتلة الحيوية ، ممثلة بـ 4 آلاف نوع. في الوقت نفسه ، كان من المتوقع أن يموت 5-20٪ منهم ببساطة. تم توزيع كل هذه الكتلة الحيوية على خمسة بيئات حيوية برية (الغابات المطيرة ، والمحيط الصغير مع الشعاب المرجانية ، ومستنقعات المنغروف ، والسافانا ، والصحراء الضبابية) واثنان آخران - حقول وحدائق نباتية ، بالإضافة إلى مناطق معيشة بها مختبرات وورش عمل ، حيث يعيش الإنسان حكم. أقل مساحة كانت تحتلها المحيطات - 450 مترًا مربعًا فقط ، بينما احتلت الحقول والحدائق الثمانية "البيونوت" المستقبليين مساحة 2500 متر مربع. استقروا على أربعة ماعز مع ماعز و 35 دجاجة بثلاثة ديوك وزرعان وخنزير. البركة المحلية كانت مأهولة بالأسماك.

تحت كل هذا كانت هناك مباني ذات بنية تحتية تقنية ، وتم تركيب محطة غاز طبيعي في الخارج ، والتي توفر الطاقة للمجمع بأكمله. كان على النظام البيئي المغلق أن يزود نفسه بنسبة 100٪ بالماء والطعام ومخلفات الأسمدة والهواء. أظهرت الحسابات أن كل هذا كان ممكنًا. ولكن كما هو الحال عادة ، بعد وقت قصير من بدء التجربة ، حدث خطأ ما.

خيام عدن؟

دخل ثمانية متطوعين ، أربعة رجال وأربع نساء ، هذه الجنة الأرضية لأول مرة في 26 سبتمبر 1991. كان لديهم مهمة بسيطة: ألا يعودوا قبل عامين. بطبيعة الحال ، كل هذه الأشهر لم يكن لدى الفريق وقت للملل.لقد عملوا في الحقول ، ورعاية الماشية وإجراء التجارب المخططة.

- لصنع البيتزا ، كان عليّ حصاد القمح وعمل العجين. ثم إطعام الماعز وحليبها من أجل الجبن. قالت جين بوينتر ، إحدى المشاركات في التجربة ، خلال محادثات TED الخاصة بها ، "لقد استغرق الأمر أربعة أشهر لأصنع البيتزا في Biosphere-2". وفقا لها ، أمضت عامين و 20 دقيقة في عالم منعزل.

ومع ذلك ، جين هنا ليست صادقة تمامًا. بعد أكثر من أسبوعين بقليل ، قطعت الفتاة طرف إصبعها الأوسط أثناء عملها في آلة تقشير الأرز. حاول طبيب محلي من الفريق إرفاقه ، لكن الإصبع لم يرغب في الشفاء. تم إجلاء جين على وجه السرعة من الجنة وإرسالها إلى المركز الطبي ، حيث تم خياطة إصبعها في مكانه. بعد سبع ساعات ، عادت إلى المحيط الحيوي.

لكنها نادرا ما تذكر هذا الحادث. تحب مور جين التحدث عن مدى الإثارة التي كان عليها لأول مرة أن تتنفس هواءً مختلفًا حقًا ، والذي ، بجانبها ، يتنفس سبعة أشخاص فقط في العالم. وأشعر وكأنك جزء من المحيط الحيوي.

عندما زفير ، كان ثاني أكسيد الكربون لديّ يغذي البطاطا الحلوة التي كنت أزرعها. وأكلنا الكثير من البطاطا الحلوة. وأصبحت هذه البطاطا الحلوة جزءًا مني. في الواقع ، لقد أكلنا الكثير منه لدرجة أنه جعلني برتقالي. لقد أكلت حرفيًا نفس الكربون مرارًا وتكرارًا. بطريقة غريبة ، أكلت نفسي بطريقة ما.

صدع التابوت السماوي

كانت الصحراء هي أول من خرج من طاعة الإنسان: ولدت الرطوبة المتراكمة في أعلى القبة أمطارًا شبه مستمرة عليها. بدأت الشعاب المرجانية في المحيط تموت: امتص الماء الكثير من ثاني أكسيد الكربون.

بمرور الوقت ، بدأت أجهزة الاستشعار والمستعمرون أنفسهم يلاحظون انخفاضًا في مستوى الأكسجين في الغلاف الجوي المحلي. انخفض محتوى هذا العنصر المهم للغاية في 16 شهرًا من 21٪ إلى 14٪ حرجة. كما أظهرت الدراسات في نهاية التجربة ، كان هناك عدد كبير جدًا من الهياكل الأسمنتية داخل "Biosphere-2" ، والتي تمتص ثاني أكسيد الكربون وبالتالي تقلل من تركيز الأكسجين المنتج.

لفترة طويلة كان على الناس أن يعيشوا عمليا في الجبال العالية. بطبيعة الحال ، أثر تجويع الأكسجين سلبًا على صحة "البيوناوت". كلا الجسدي والعقلي. تتذكر جين أن طبيبهم ، الذي كان رجلاً مسنًا إلى حد ما في ذلك الوقت ، لم يعد قادرًا في وقت ما على جمع الأرقام. لم يتمكن بعض أعضاء الفريق من إنهاء العبارة ، حيث كان عليهم التقاط أنفاسهم في المنتصف.

- تستيقظ تلهث من أجل الهواء لأن تركيبة دمك قد تغيرت. ثم تفعل هذا حرفيًا: تتوقف عن التنفس ، ثم تتنفس وتستيقظ. هذا أمر مزعج للغاية.

بالإضافة إلى ذلك ، خرجت النباتات الدقيقة في الغابة المطيرة عن السيطرة ، والتي بدأت تتطور بسرعة كبيرة. تسبب الانتشار غير المتوقع للكائنات الحية الدقيقة والحشرات في استهلاك إضافي للأكسجين. لقد ولدوا بشكل خاص في التربة السوداء. بالنسبة للمجالات التجريبية ، تم اختيار الأفضل والأكثر خصوبة.

وسائل الإعلام ، التي كانت متشككة في السابق بشأن التجربة ، وصفت المشاركين فيها في بعض الحالات بـ "طائفة عبادة البقاء" ، صرحت بأن الفريق كان يموت ببطء حرفياً. أدت كل هذه العوامل إلى حقيقة أن الإدارة قررت تضمين إمدادات الأكسجين إلى الجنة من الخارج.

العامل البشري

لكن أحد أهم أسباب فشل التجربة كان العامل البشري. لم يكن أي من أعضاء فريق "Biosphere-2" في عزلة لأكثر من شهرين. فقط تابر مكالوم كان لديه تجربة رحلة إبحار لمدة ثلاث سنوات. وسرعان ما قسمت المشاجرات في الفريق المجموعات الثمانية إلى مجموعتين ، والتي ، وفقًا لجين ، حتى بعد سنوات عديدة ، لا تتسامح مع بعضها البعض.

كان لكل مجموعة رؤيتها الخاصة لكيفية استمرار التجربة بشكل أفضل وأكثر صحة.يعتقد البعض أنه كان من الضروري تفريغ الطاقم ونقل جزء من العمل العلمي إلى العلماء خارج القبة ، والتضحية بالعزلة الكاملة ، للسماح باستيراد / تصدير المعدات والعينات. يعتقد البعض الآخر أنه كان من الضروري الحفاظ تمامًا على نقاء التجربة والتعامل معها بمفردهم. كانوا يخشون أن يقود المعارضون التجربة للسماح باستيراد المواد الغذائية ، الأمر الذي سيكون بمثابة فشل حقيقي للمشروع.

نتيجة للنزاعات ، لم يتمكن الفريق من العمل معًا والمضي قدمًا بسلاسة. تناول الناس العشاء بشكل منفصل ، وحاولوا عدم النظر في عيون بعضهم البعض ، ونادرًا ما تحدثوا.

تفاقمت النزاعات بسبب نقص الأوكسجين والطعام ، وأصبح الناس مكتئبين وغاضبين. نفس الحشرات والكائنات الحية الدقيقة التي أكلت الأكسجين أثرت سلبًا على نمو المحاصيل. اضطر الفريق إلى التحول إلى نظام غذائي منخفض السعرات الحرارية وقليل الدهون.

واعظ الحمية ، بالمناسبة ، كان نفس طبيب الطب روي والفورد ، الذي حاول خياطة إصبع جين. كان مقتنعا بأن النظام الغذائي اليومي للشخص يجب أن يقتصر على 1500 سعرة حرارية بدون دهون ، مما يزيد من متوسط العمر المتوقع للإنسان حتى 130 عامًا. لسوء الحظ ، توفي عن عمر يناهز 79 عامًا (بعد 11 عامًا من مغادرته Biosphere-2) نتيجة لتوقف التنفس المرتبط بالتصلب الجانبي الضموري. اقترح بعض الخبراء أنه قد يكون نتيجة انخفاض استهلاك العالم للطاقة.

إذا كان Walford مستعدًا لمثل هذا النظام الغذائي ، فإن العديد من المشاركين الآخرين لم يعجبهم هذا التقييد في الطعام. فشل المحاصيل المستمر ، ساعات طويلة من العمل في الحقول … لم يترك الفريق فكرة الطعام ، وذاب وزنهم مثل الآيس كريم على أسفلت ساخن. تابر من رجل ضخم تحول إلى شهيد هزيل ، فقد 27 كجم ، ولم يأكل سوى الفاكهة والخضروات والمكسرات والبقوليات والبيض ومنتجات حليب الماعز.

رأى الفريق اللحوم في أيام الأحد فقط - دجاجة أو سمكة صغيرة. حتى لا نفقد سعرًا حراريًا واحدًا ثمينًا ، قام بعض أعضاء الفريق ، وفقًا لتذكرات بوينتر ، بلعق الأطباق بعد كل وجبة.

ومع ذلك ، وجد والفورد ، الذي أجرى بانتظام اختبارات دم لجميع المشاركين ، أن المؤشرات كانت قريبة من المستوى المثالي: انخفضت مستويات الكوليسترول والأنسولين والجلوكوز ، وعاد ضغط الدم إلى طبيعته. لكن "bionauts" لم يصبحوا أكثر سعادة من هذا.

في نوفمبر 1992 ، بدأ بعض المستعمرين في أكل إمدادات البذور التي لم تزرع داخل المبنى. وسط تقارير إعلامية عن مخابئ المواد الغذائية ، وتهريب المواد الغذائية ، وادعاءات بتزوير البيانات ، قرر المجلس الاستشاري العلمي بأكمله للمشروع تركها.

في غضون ذلك ، شكل الجمهور رأيًا حول "Biosphere-2" كنوع من الرياضة الأولمبية (يقولون ، إلى متى ستستمر دون فتح الأبواب) ، وليس كتجربة علمية ، نظرية قيد العمل على نموذج ، وإجراء تغييرات تدريجيًا. وهكذا ، بنهاية التجربة ، كانت الخلفية المحيطة به سلبية في الغالب.

جرب الطعم

في سبتمبر 1993 ، تم فتح أبواب Biosphere-2. وأطلقوا سراح المستعمرين المنهكين من هناك. هذا ما يجب أن تقوله جين بوينتر عن لحظة الخلاص:

- أود أن أقول أننا جميعًا خرجنا قليلاً من الجوز. شعرت بسعادة غامرة لرؤية جميع أفراد عائلتي وأصدقائي. لمدة عامين رأيت الناس من خلال الزجاج. وهكذا ركض الجميع نحوي. وتراجعت. نتن! نتن الناس! نتن من بخاخ الشعر ومزيل العرق وكل هذا الهراء.

في عام 1994 ، بدأت المهمة الثانية لـ "bionauts". بالفعل في تكوين مختلف. تم إغلاق الخرسانة بحكمة وتجهيزها لقضاء 10 أشهر في الأسر. لكن أولاً ، اقتحم اثنان من أعضاء الفريق السابق الذين تم فصلهم من القبة احتجاجًا ، وفتحوا العديد من مخارج الطوارئ ، وكسروا الختم لمدة 15 دقيقة. كما تم كسر خمسة أكواب. غادر قادة الطاقم الجديد القبة واحدة تلو الأخرى ، وفي يونيو 1994 تخلى الرعاة عن المشروع وأغلقوا تمويله.

على الرغم من ملايين الدولارات ، والمباني الفسيحة وأفضل تربة سوداء ، يمكن اعتبار المهمة الأولى إلى Biosphere-2 فاشلة. لم يتمكن الناس من تحقيق دوران مستقر للأكسجين في قبتهم ، كما أن الفشل المستمر للمحاصيل وتكاثر الآفات يضعهم حرفيًا على شفا البقاء على قيد الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر هؤلاء المستعمرون الثمانية أن الإنسان هو أحد أضعف الحلقات في مثل هذه العزلة.

لا يزال فيلم Biosphere-2 قائماً في صحراء أريزونا. الآن هي أكثر من حديقة نباتية ذات قبة تنتمي إلى جامعة الولاية. يتم إجراء التجارب هناك ، ولكن ليس على نطاق واسع. تقام رحلات لتلاميذ المدارس والسياح باستمرار. أحد عوامل الجذب التي تظهر خلال الرحلات هو النقش الذي تركه "bionaut" السابق: "هنا فقط شعرنا بمدى اعتمادنا على الطبيعة المحيطة. إذا لم تكن هناك أشجار ، فلن يكون لدينا ما نتنفسه ، وإذا كانت المياه ملوثة ، فلن يكون لدينا ما نشربه ".