失敗的“生物圈2號”實驗帶來的反思

張瑋

生物圈2號是美國建于亞利桑那州圖森市以北沙漠中的一座微型人工生態循環系統。1993年1月，8名科員人員進入生物圈2號，計劃在里面呆上兩年，自給自足。然而一年多以后，由于內部環境的氧氣含量大幅減少，科研人員不得不提前撤離，結束探索。

1987年，美國的《發現》雜志曾刊載過一篇文章，介紹了一個“美國繼肯尼迪總統啟動登月計劃后，最激動人心的科學工程”。這個工程，就叫“生物圈2號”。

“生物圈2號”這個想法，最初來自一個環保組織。1982年，一場在法國鄉間舉行的會議上，他們和一批世界頂尖的科學家經過熱烈的討論，決定進行一個實驗——在地球上建立一個封閉型的結構空間，作為未來以下一些行為的實驗基地：人類移民火星之后的棲息地，世界爆發核大戰后的庇護所，當然，也可作為地球生態系統的一個最大規模的研究室。

這也是“生物圈2號”名字的由來——“生物圈1號”，就是我們人類棲息的地球本身。

這確實是一個偉大的構思：地球哺育了人類，而人類現在要脫離地球，自行建造一個可以供他們棲息的“地球”。

按照設計，“生物圈2號”需要占地1.3萬平方米，里面要有5種地形形態：熱帶雨林、熱帶草原、沼澤、沙漠和海洋——是的，你沒看錯，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，而且要通過人工機械制造波浪。此外，要有兩個人工生物群落：集約農業區和居住區。

此外，為了充分模擬地球真實生態，需要在“生物圈2號”內投放3000種動植物以及1000種微生物。

最關鍵的是，“生物圈2號”是由8000根白漆鋼梁和6000塊玻璃構成的一個封閉環境，但由于溫度會造成內外壓力的不同，進而破壞玻璃板，所以在“生物圈2號”里，還裝了兩個被稱為“肺”的體積可變室，用來調節封閉結構內的氣壓。

面臨這樣一個激動人心的計劃，“金主”還是不難找的。最終，來自美國得克薩斯的艾德·巴斯成了主要投資人。

盡管“生物圈2號”最終建成的費用達到了2億美元左右（是預算的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，進入了建立在亞利桑那州海拔1200米沙漠上的“生物圈2號”。

自“生物圈2號”的封閉艙門被關上的那一剎那，一切不順利就開始了。

按照原先的規定，在艙門關閉之后，兩年之內，“生物圈2號”不允許有任何東西進出。換句話說，“生物圈2號”里所有的生命（包括人類）必須堅持兩年——8個人必須吃自己耕種的食物，喝循環的水，呼吸循環的氧氣。

艙門關閉的第十天，意外就發生了。“生物圈人”——這樣聽起來有點酷——簡·波因英特，把手伸進了一臺打谷機，然后被削掉了一截中指。

盡管這8名科研人員在進入“生物圈2號”之前，都受過大量專門的訓練，但可能他們并未預料到這類事件的發生。事實上，如果處在任何一個真實的野外環境，發生這類事件后也只有一種選擇：“順其自然”。但畢竟這是一次“實驗”，所以簡·波因英特被送出“生物圈2號”幾個小時處理傷口。“兩年內不得進出”的規定，一開始就被打破了。

隨著時間的推移，那8位科研人員發現，“中指被截斷”這類事件，其實只是小事一樁——他們的生命受到了威脅。

造成這一威脅的，是“生物圈2號”內的氧氣含量開始下降。

這一現象首先造成“生物圈2號”內海水變酸，然后很多動物死去，其中大部分是脊椎動物。然后，所有的傳粉昆蟲開始死亡，進而造成靠花粉傳播繁殖的植物也全部死亡。當然，也有“野蠻生長”的，科研人員發現，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，因為“生物圈2號”內的二氧化碳-氧氣循環是經過多次驗證和設計的。他們最終發現，原來種植莊稼的肥料里的微生物，以及建造建筑的混凝土，會對大氣成分產生嚴重的影響。而這些大家之前根本連想都沒想過。

當然，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”里的氧氣含量已經從當初的21%，下降到了14%。8個“生物圈人”都飽受缺氧的痛苦，最終，外界決定開始向圈內輸入氧氣。

盡管在圈內的8名科研人員基本實現了自給自足（就是都瘦了好多），但從科學實驗的角度來說，氧氣是一切生存的基礎——如果是外界輸氧，那實驗數據就變得不精確了。

1993年6月26日，在頑強生存了一年零九個月后，最初進去的8名科研人員，有7名選擇了走出“生物圈2號”，哪怕離當初約定的兩年時間只差3個月。

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

至此，“生物圈2號”就再也沒有人住進去過了。

從“人類的壯舉”到“奢侈的科學”，很多人開始反思：這樣一個昂貴的實驗室，究竟給我們帶來了什么？

比如圈內大氣中氧氣與二氧化碳比例失調的具體原因，就是一個寶貴的教訓。此外，一個封閉生態里，多少物種的存在才能適合人類的生存，也是一個很好的課題——科學家后來發現，盡管只有8個人，但“生物圈2號”里投放的動物和植物種類還是太少了，他們想象中的“生態鏈”并沒有運行起來。

當然，得到啟發的除了純粹的科學研究，還有人類社會學研究甚至心理學研究。

比如在各種惡劣情況下（缺氧和農作物歉收等），因為意見不合，哪怕只是8個科研人員的人類小團體，也分成了各4個人的兩個幫派——兩個幫派之間幾乎不溝通交流。但另一方面，先后進入“生物圈2號”的兩批科研人員中，各有一對男女在出來后結成了夫妻。

不再進行科學實驗后，“生物圈2號”向游客開放，成為一個旅游景點。不過當初的投資人巴斯并不希望看到這樣，所以在1996年，他把這座巨大的實驗室交給了哥倫比亞大學，并追加了4000萬美元投資。

1998年，一篇有關“生物圈2號”內大氣二氧化碳濃度上升對人造海洋影響的論文，發表在了美國《科學》雜志上，人們開始認識到，原來“生物圈2號”真的可以在研究人類與地球環境相互作用的領域作出貢獻。

當時的哥倫比亞大學雄心勃勃，希望將“生物圈2號”打造成地球生態研究、科研、交流的首選基地，并自己追加了數千萬美元投資。

但不知道什么原因，2011年，亞利桑那大學從哥倫比亞大學手中接過了“生物圈2號”。不過，不管怎么變，當年的那個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”的電力供應，就需要每年花費100萬美元。

如今，“生物圈2號”依舊對游客開放，同時也開始了幾個關于地球生態研究的科研項目。

“生物圈2號”用客觀事實證明，地球通過幾十億年的進化，孕育了生命，成為適合人類居住的星球，是有萬千內在聯系和原因的，并不是一個簡單的生態系統就能模擬的。

“生物圈2號”實驗不能被簡單歸為失敗。因為它讓我們認識到了地球家園的唯一和可貴，同時也告訴我們，尋找人類新家園的道路漫長而又充滿坎坷。

（摘自中信出版集團《歷史的溫度4：那些執念和信念、理想與夢想》）