Как провалился эксперимент по созданию замкнутой экосистемы «Биосфера-2»

Строим на Земле масштабную колонию, напрочь изолированную от внешнего мира, сажаем там растения для генерации кислорода, завозим скот и на два года поселяем восемь колонистов! Прекрасная идея для научного эксперимента по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения для возможных в будущем колоний на том же Марсе. Правда, в этой задумке есть серьезный изъян — люди. Именно они оказались одной из главных причин провала амбициозного научного эксперимента «Биосфера-2».

Что такое «Биосфера-2»?

В 1970-х годах американский финансист Эдвард Басс, выходец из богатой техасской семьи, заработавшей миллиарды на нефти, познакомился с Джоном Алленом — экологом, инженером и изобретателем «Биосферы-2». У Аллена были идеи, у Басса — деньги, которые можно было на эти идеи потратить. В 80-х годах эти идеи достаточно выкристаллизовались в проект, на который Бассу не жаль было выделить $150 млн.

Аллен планировал поместить 10 квадратных километров земли под прозрачные купола, населить их растениями, животными и людьми. Зачем? Он хотел проверить, насколько гибка жизнь, возможно ли заключить ее в герметичную коробочку и сможет ли она в ней существовать сбалансированно. К тому же «Биосфера-2» могла показать (хотя бы примерно), сможет ли человек взять с собой привычную среду обитания для колонизации других планет.

Стройка началась в 1987 году в штате Аризона. Она осложнялась тем, что оконные уплотнители и прочие конструкции должны были быть максимально воздухонепроницаемы, дабы свести протечки воздуха к минимуму. В противном случае команда не смогла бы фиксировать изменения в плотности кислорода под куполом. Всего в «Биосфере-2» было сконцентрировано 180 тонн воздуха.

Так как в течение дня воздух нагревался от солнца и расширялся, а ночью, наоборот, сжимался, инженерам пришлось нивелировать эти перепады давления. Для этого было решено построить огромные куполообразные диафрагмы, которые называли «легкими».

Всего в здании на старте находилось порядка 20 тонн биомассы, представленной 4 тысячами видов. При этом ожидалось, что 5—20% из них попросту вымрет. Вся эта биомасса была распределена по пяти диким биотопам (тропический лес, мини-океан с коралловым рифом, мангровые болота, саванна, туманная пустыня) и еще двум антропогенным — поля и огороды, а также жилые зоны с лабораториями и мастерскими, где властвовал человек. Меньше всего места занимал океан — всего 450 квадратных метров, тогда как поля и огороды для восьмерых будущих «бионавтов» занимали площадь в 2500 квадратных метров. На них поселили четверых коз с козлом, 35 куриц с тремя петухами, двух свиноматок и хряка. В местном пруду обитала рыба.

Разделительная зона между биотопами на переднем плане и океан — на заднем

Под всем этим находились помещения с технической инфраструктурой, а снаружи была установлена станция природного газа, которая питала энергией весь комплекс. Закрытая экосистема должна была на 100% обеспечивать себя водой, едой, отходами для удобрения и воздухом. Расчеты показывали, что все это осуществимо. Но как это обычно бывает, вскоре после начала эксперимента что-то пошло не так.

Эдемские кущи?

Восемь добровольцев, четверо мужчин и четыре женщины, впервые вошли в этот рай земной 26 сентября 1991 года. Перед ними стояла простая задача: выйти обратно не раньше чем через два года. Естественно, все эти месяцы команде некогда было скучать. Им доводилось работать на поле, ухаживать за скотом и проводить запланированные эксперименты.

— Чтобы приготовить пиццу, я должна была собрать урожай пшеницы и сделать тесто. Затем покормить и подоить коз, чтобы затем получить сыр. В «Биосфере-2» на приготовление пиццы у меня ушло четыре месяца, — рассказывала во время выступления на TED Talks одна из участниц эксперимента Джейн Пойнтер. По ее словам, в изолированном мире она провела два года и 20 минут.

Правда, тут Джейн не до конца честна. Спустя чуть больше двух недель девушка отрубила себе кончик среднего пальца во время работы с машиной по шелушению риса. Местный доктор из членов команды попытался его присоединить, но палец заживать не хотел. Джейн экстренно была эвакуирована из рая и отправлена в медцентр, где ей пришили палец на место. Спустя семь часов она вернулась обратно в «Биосферу».

Но об этом инциденте она упоминает редко. Больше Джейн нравится рассказывать о том, как волнительно было впервые вдохнуть по-настоящему другой воздух, которым, кроме нее, в мире дышали только семь человек. И почувствовать себя частью биосферы.

— Когда я выдыхала, мой углекислый газ питал батат, который я выращивала. И мы ели ужасно много батата. И этот батат становился частью меня. По сути, мы ели его так много, что я стала от него оранжевой. Я буквально ела один и тот же углерод раз за разом. Причудливым образом я в каком-то смысле ела саму себя.

Трещина в райском ковчеге

Первой из повиновения человека вышла пустыня: скапливавшаяся влага на вершине купола генерировала практически непрерывный дождь над ней. Стали погибать кораллы в океане: вода поглощала слишком много углекислоты.

Со временем и датчики, и сами колонисты стали замечать падение уровня кислорода в местной атмосфере. Содержание этого крайне важного элемента за 16 месяцев сократилось с 21% до критических 14%. Как показали исследования по окончании эксперимента, внутри «Биосферы-2» находилось слишком много цементных конструкций, которые поглощали углекислый газ и тем самым снижали концентрацию вырабатываемого кислорода.

Людям долгое время пришлось жить практически в условиях высокогорья. Кислородное голодание, естественно, негативно сказывалось на состоянии здоровья «бионавтов». Как на физическом, так и на ментальном. Джейн вспоминает, что их доктор, довольно пожилой к тому времени человек, в какой-то момент уже был не способен сложить цифры. Некоторые члены команды не могли закончить фразу, так как им приходилось на середине переводить дыхание.

— Ты просыпаешься, хватая ртом воздух, потому что изменился состав твоей крови. И тогда ты делаешь буквально вот что: ты прекращаешь дышать, затем делаешь вдох, и это тебя будит. Это ужасно раздражает.

 

К тому же из-под контроля вышла микрофлора тропического леса, которая стала развиваться чересчур быстро. Непредвиденное размножение микроорганизмов и насекомых вызвало дополнительное потребление кислорода. Особенно они плодились в черноземе. Для экспериментальных полей был выбран самый лучший и плодородный.

СМИ, которые до этого относились к эксперименту со скепсисом, в отдельных случаях величая его участников «сектой культа выживания», трубили о том, что команда буквально медленно умирает. Все эти факторы привели к тому, что руководство решило включить подачу кислорода в рай извне.

Человеческий фактор

Но одной из самых важных причин провала эксперимента стал человеческий фактор. Никто из членов команды «Биосфера-2» не находился в изоляции больше пары месяцев. Только у Табера Маккаллума был опыт трехлетнего парусного путешествия. Раздоры в команде довольно быстро разделили восьмерку на две группы, которые, по словам Джейн, даже спустя столько лет на дух друг друга не переносят.

У каждой группы было свое видение того, как будет лучше и правильнее продолжать эксперимент. Одни считали, что нужно разгрузить экипаж и часть научной работы переложить на ученых вне купола, пожертвовав полной изоляцией, разрешить импорт/экспорт оборудования и образцов. Другие считали, что нужно полностью сохранить чистоту эксперимента и справляться собственными силами. Они опасались, что противники доведут эксперимент до разрешения импорта еды, что будет настоящим провалом проекта.

В результате конфликтов команда не могла работать вместе и слаженно двигаться вперед. Люди обедали по отдельности, старались не смотреть друг другу в глаза и общались крайне редко.

Конфликты обострялись недостатком кислорода и еды, люди стали подавленными, раздраженными. Те же насекомые и микроорганизмы, которые пожирали кислород, негативно влияли на рост сельскохозяйственных культур. Команда была вынуждена перейти на низкокалорийную диету с малым содержанием жира.

Проповедником диеты, кстати, являлся тот самый доктор медицины Рой Уолфорд, пытавшийся пришить Джейн палец. Он был уверен, что дневной рацион человека должен ограничиваться 1500 килокалориями без жиров, что позволит увеличить продолжительность жизни человека до 130 лет. К сожалению, умер он в возрасте 79 лет (спустя 11 лет после выхода из «Биосферы-2») в результате остановки дыхания, связанной с амиотрофным латеральным склерозом. Некоторые эксперты предположили, что он мог стать результатом низкого поступления энергии в организм ученого.

Если Уолфорд был подготовленным к такой диете, то многим другим участникам подобное ограничение в пище пришлось не по нраву. Постоянные неурожаи, многочасовой труд на полях… команду не покидали мысли о еде, а их вес таял, как мороженое на раскаленном асфальте. Табер из настоящего здоровяка превратился в исхудалого мученика, сбросив 27 кг, питаясь только фруктами, овощами, орехами и бобовыми, яйцами и продуктами из козьего молока.

Так Рой выглядел сразу после выхода из купола и когда уже достаточно отъелся

Мясо команда видела только по воскресеньям — немного курятины или рыбы. Чтобы не лишиться ни одной драгоценной калории, некоторые члены команды, по воспоминаниям Пойнтер, вылизывали тарелки после каждого приема пищи.

Тем не менее Уолфорд, который регулярно брал анализы крови всех участников, обнаружил, что показатели приблизились к идеальным: упали уровень холестерина, инсулина и глюкозы, нормализовалось артериальное давление. Но счастливее от этого «бионавты» не стали.

В ноябре 1992 года некоторые колонисты начали есть запасы семян, которые не были выращены внутри здания. На фоне сообщений в СМИ о тайниках с едой, контрабанде продуктов, обвинений в подделке данных научный консультационный совет проекта в полном составе решил его покинуть.

У общественности тем временем сложилось мнение о «Биосфере-2» как о неком олимпийском спорте (мол, сколько они продержатся, не открыв двери), а не как о научном эксперименте, теории, которую отрабатывают на модели, постепенно внося изменения. Тем самым к окончанию эксперимента фон вокруг него был по большей части негативным.

Послевкусие эксперимента

В сентябре 1993 года двери «Биосферы-2» открыли. И выпустили оттуда измученных колонистов. Вот что говорит о моменте избавления Джейн Пойнтер:

— Я бы сказала, что мы все вышли несколько чокнутыми. Я была взволнована тем, что увижу всю свою семью и друзей. В течение двух лет я видела людей через стекло. И вот все побежали ко мне. И я отпрянула. Они воняли! Люди воняют! Мы воняем лаком для волос, и дезодорантом, и всякой такой ерундой.

В 1994 году началась вторая миссия «бионавтов». Уже в другом составе. Бетон предусмотрительно загерметизировали и приготовились 10 месяцев провести в заточении. Но сперва два уволенных члена бывшей команды в знак протеста ворвались в купол, открыли несколько аварийных выходов, нарушив герметичность на 15 минут. Также были разбиты пять стекол. Командиры нового экипажа один за другим покидали купол, а в июне 1994 года спонсоры отказались от проекта и закрыли его финансирование.

Несмотря на все миллионы долларов, просторные помещения и самый лучший чернозем, первую миссию в «Биосферу-2» можно считать провалившейся. Люди не смогли добиться стабильной циркуляции кислорода в своем куполе, а постоянные неурожаи и расплодившиеся вредители поставили их буквально на грань выживания. К тому же эта восьмерка колонистов продемонстрировала, что человек — одно из самых слабых звеньев в такой изоляции.

«Биосфера-2» и поныне стоит в пустыне Аризоны. Сейчас это скорее ботанический сад под куполом, который принадлежит университету штата. Там проводятся эксперименты, но не столь масштабные. Постоянно проходят экскурсии для школьников и туристов. Одна из достопримечательностей, которую демонстрируют в ходе экскурсий, — это надпись, оставленная бывшей «бионавткой»: «Только здесь мы почувствовали, насколько зависим от окружающей природы. Если не будет деревьев — нам нечем будет дышать, если вода загрязнится — нам нечего будет пить».

Источник:  https://tech.onliner.by/