你是否想过如果有一天,地球上的资源枯竭,环境恶化,人类文明面临崩溃,或者说,如果地球遭遇到一场毁灭性的灾难,比如小行星撞击和核战争等,我们该怎么办?
所以离开地球,去探索宇宙,建立一个“新地球”似乎是唯一的答案。
事实上,早在上个世纪,美国就曾经进行过一项前所未有的庞大的实验工程,目的就是为了验证人类是否能够在一个封闭的生态系统中生活和工作,也探索了在未来的太空殖民中封闭生物圈的可能的用途。
然而,这项被誉为继登月计划后美国最激动人心的科学工程,最终却以失败告终,这也让人一度怀疑移居外星球的可行性。那么,这个庞大的实验工程到底是如何实施的,又为什么会以失败告终呢?这个实验的失败,又给我们带来了什么样的启示和教训呢?
人类为什么要移居别的星球?在探讨人类是否能够在太空中建造一个新的地球之前,我们先来思考一个问题:人类为什么要移居别的星球?这个问题看似简单,却涉及到人类的历史、现状和未来,以及人类的需求、愿望和责任。
资源和环境的压力。地球是人类的摇篮,也是人类的家园,但地球并不是无限的,地球上的资源和环境都是有限的,而人类的活动和消耗却是无限的。
随着人口的增长和工业的扩张,人类对地球上的资源和环境的需求和影响越来越大,导致了资源的枯竭和环境的恶化,如能源危机,气候变化,生物多样性的丧失,污染和废弃物的累积等等。
这些问题不仅威胁了人类的生存和发展,也危及了地球上其他生命的生存和发展。因此,人类需要寻找新的资源和环境,以满足人类的需求和减轻地球的压力,而太空中的其他星球就是一个潜在的选择。
灾难和风险的防范。人类虽然是地球上最聪明的物种,但人类并不是地球上最强大最长寿的物种,而地球也不是永远安全的家园。人类的生存和发展,不仅受到自身的制约和影响,也受到外部的威胁和冲击。
地球上存在着各种各样的自然灾害和人为灾害,如地震、火山爆发、核战争、小行星撞击和超新星爆发等等。这些灾害和风险有的不可预测,有些也是不可控制和逆转的。
这些灾害和风险,都有可能对人类造成巨大的损失和伤害,甚至有可能导致人类的灭绝。因此,人类需要移居别的星球,以防范地球上的灾难和风险,而太空中的其他星球就是一个备选的避难所。
所以,人类移居别的星球,是人类的一个梦想,也是人类的一个必要。但是,人类移居别的星球,真的有那么容易吗?人类在太空中建造一个新的地球,需要哪些条件和技术呢?
生物圈Ⅱ号:建造“新地球”的实验在太空中建造一个新的地球,是一个非常宏大和复杂的工程,需要有大量的理论和实践的支撑。人类在这方面的探索和尝试,已经有了一些历史和经验,其中最有名的,也是最具有代表性的,就是美国的生物圈Ⅱ号实验。
这个实验是上世纪九十年代的一个大胆的尝试,也被认为是关于在太空殖民中使用封闭生物圈的知识的先导。那么,这个实验到底是如何实施的?
生物圈二号实验是由美国的生物圈基金会发起和组织的一个大型的封闭生态系统实验,它之所以叫二号,是因为生物圈一号是我们的地球本身。
生物圈二号实验的主要设施是生物圈二号建筑,它位于美国亚利桑那州的一个郊区,占地约1.3万平方米。它拥有多个不同的生态区域,模拟了地球上的多种生态系统,包括雨林,沙漠,草原,湿地,农田,人居区等,共有约3800种动植物,以及8名人类成员。
这项实验的计划是让8名志愿者在这个封闭的生态系统中生活两年,不与外界有任何物质上的交流,只依靠生物圈内的资源和循环来维持生命。因为生物圈二号建筑的是完全封闭,没有任何物质和能量的交换,只有光和电的输入和输出,所有的水,空气,食物,废物等都在内部循环和再生,形成一个人造的微型地球 。
而实验的目标是探索人类在封闭生态系统中的生存和发展的可能性和条件,以及封闭生态系统的稳定性和可持续性,为人类在太空中建造新地球提供一些经验和启示。生物圈二号实验的计划是进行两个阶段的实验,每个阶段持续两年。
生物圈二号实验的第一个阶段,从1991年9月26日开始,一共有8名人员进入了生物圈二号建筑,他们中有4男4女,有4名美国人,2名英国人,1名比利时人,1名加拿大人,他们的年龄在30岁到60岁之间,他们的专业背景包括医学,生物学,农业,工程,管理等。
他们的任务是在生物圈二号建筑内生活和工作两年,维持生态系统的平衡和稳定,同时进行各种科学实验和观察,收集数据和信息,向外界报告情况和进展。生物圈二号实验的第一个阶段,持续了两年零20分钟。
第二个阶段从1994年3月6日开始,但由于各种原因,第二个阶段只进行了六个月就被终止了。生物圈二号实验的过程中,收集了大量的数据和信息,也发生了许多的问题和困难,也引发了许多的争议和批评,最终以失败告终。这也让人一度怀疑移居外星球的可行性。那这次实验失败的原因是什么呢?难道人类真的无法移居外星球吗?
生物圈Ⅱ号为什么会实验失败?第二个阶段因为自身和外部一系列因素的影响下,管理人员出现争端,参加人员也经历变动等宣布实验告终,所以我们主要分析实验的第一个阶段为什么会失败。
第一个阶段,因为处于实验期缺乏经验,第一年的农业收获并不可观,导致这八名队员长期处饥饿的状态,体重都大量减少了,好在第二年解决了这个问题。
而除了食物问题之外,还有一个很重要的问题,生物圈内部的氧气浓度在不断下降,这导致相当于生活在海拔高空气稀薄的地方,呼吸都很困难,而最后也是达到了危险的程度,部分队员产生了不良的反应,因此管理人员向生物圈内部输送纯氧来解决这个问题。
当时推测,可能是土壤中的微生物消耗了大量的氧气,可是消耗了氧气那么也应该产生相对应的二氧化碳呀,但研究发现生物圈大气中二氧化碳的比例并没有大量增加,这确实太奇怪了,二氧化碳怎么会凭空小时呢?
管理人员进一步调查发现,原来是生物圈底部的混凝土在应化的过程中吸收了大量的二氧化碳,这也间接造成了生物圈内部大气的平衡,导致氧气的减少。
与此同时,生物圈的生态环境发生了很大改变,由于大量传粉的昆虫灭绝,导致一些植物只开花不结果,而生物圈本身的动植物的种类和数量并不多,这也逐渐造成了生态环境的严重不平衡,物质循环的稳定性和可持续性都无法正常进行了。
究其原因,模拟的生态系统还是不能做到和地球一致,其中的环境等各种资源和人的比例明显不符合,毕竟地球如此广阔,而若将每一份大气、水和动植物等资源平均分给每个人的话,也是生物圈二号无法相比的。
正是因为资源分配比例不对才导致实验的失败,表面上是二氧化碳多,氧气少,但为什么会出现这样的情况呢,归根结底还是植物少,无法将多余的二氧化碳转化为氧气,当氧气的产生赶不上消耗,而二氧化碳的产生却远超消耗时,生态自然无法达到平衡。
正是因为物种相对单一,缺少足够的微生物,和上面提到的动物少植物多,就像生产者很多,却没有足够的消费者,导致植物的枯枝落叶越来越多,没有外界干预内部的动植物无法自我调节,也无法正常生长繁殖,灭绝也是必然的。这些就是“生物圈2号”实验失败的原因。
生物圈二号实验,是模拟人类在太空中建造新地球的一个重要的尝试,也是人类对在太空中建造新地球的一个重要的认识和评估。虽然以失败告终,但也有其意义和影响。
这次实验提高了人类对地球生态系统的认识和尊重。让人类更加深刻地认识到地球生态系统的复杂性和不可预测性,以及地球生态系统对人类生存和发展的重要性和必要性。
生物圈二号实验是人类对封闭生态系统的最大规模和最长时间的实验,为人类提供了大量的数据和信息,为人类在太空中建造新地球,以及在地球上解决一些生态问题,提供了可能和途径。
因为大量的研究表明,月球和火星上的土壤经过特殊的处理后有作为潜在种植的能力,如果真能利用的话,在移居外星时肯定会方便经济许多,毕竟就地取材要比搬运地球整套的装置要合适的多。
而生物圈2号正是第一个建成并运作的以土壤为基础的系统。因此,有关其操作性能的数据对应用于空间的类似系统是非常有用的。而且这项实验是三十年前的,也是第一次实验,失败也是在所难免的。
大家认为以现在的技术和积累的经验再进行一次是否能成功呢?请在评论区里聊一聊吧!
参考资料:
1. B·D·V·马利诺 霍华德·T·奥德姆:《生物圈二号:研究过去与现在》.1999年
2. Biosphere 2 - Fast Facts. [2018-02-24].
3.Biosphere II Project facts, information, pictures | Encyclopedia.com articles about Biosphere II Project. www.encyclopedia.com. [2017-02-09].
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