Самый масштабный эксперимент по моделированию замкнутой биосферы

После того, как на поверхность Луны впервые ступила нога человека, люди осознали, что перспектива выйти за пределы Земли и освоить другие планеты Солнечной системы может стать реальностью. Но для успеха грядущей колонизации необходимы базы с замкнутой экосистемой. Слишком огромны космические расстояния и из-за длительности перелетов рассчитывать только на поставки с Земли было бы опрометчиво. Но когда ученые стали работать над созданием автономной системы жизнеобеспечения стало ясно, насколько это сложная задача.

Давайте вспомним о самом масштабном эксперименте по моделированию замкнутой биосферы.

1. Как начинался проект

Американский миллиардер Эдвард Басс (Edward Bass) увлекался проблемами экологии и ему было интересно, реально ли создание функционирующей автономной биосферы и выживание людей в этой замкнутой системе. Возможно, что незримая угроза ядерной войны заставляла его задумываться о путях спасения и о том, куда переселяться человечеству с Земли, если случится непоправимая катастрофа. В 1970-тых годах Басс познакомился с Джоном Аленном (John P. Allen) – активистом-экологом и стал поддерживать его проекты. И когда Джон предложил построить «Ноев ковчег» на Земле, миллиардер с восторгом принял идею и выделил финансирование на ее реализацию: так стартовал эксперимент «Биосфера-2».

2. Создание «Биосферы-2»

«Новый мир» решили построить в штате Аризона – для проведения эксперимента выкупили участок земли вблизи города Оракл. Проектированием построек занимался архитектор Питер Пирс. Он предложил каркас из стальных телескопических опор и стекла с кремниевой окантовкой – такая конструкция была способна выдержать «бомбардировку» градом, который иногда идет в Аризоне. Комплекс сделали герметичным, как космические корабли, а чтобы постройки не взорвались из-за перепада давления при нагреве под солнечными лучами, предусмотрели так называемые «легкие». В разных местах конструкции встроили гибкие мембраны, которые днем раздувались под напором воздуха, а ночью опадали.

Внутри комплекса поместили несколько тысяч представителей флоры и фауны: посадили множество растений, деревьев и кустарников и запустили разнообразных рыб, насекомых и животных, в том числе и сельскохозяйственных – коз, свиней и кур. Всего в «Биосфере-2» обустроили пять независимых экосистем: тропический лес, мини-океан с коралловым рифом, пустыня, саванна и мангровые болота. Получилась планета Земля в миниатюре.

Для проживания людей к природным зонам присоединили отдельное поселение и надел для фермы. Расчеты показывали, что закрытая экосистема сможет длительное время полностью обеспечивать участников эксперимента водой, воздухом и едой. Но на практике все оказалось не так радужно.

3. Начало эксперимента

Эксперимент стартовал 26 сентября 1991 года: под крышу комплекса зашли восемь человек – четверо мужчин и четверо женщин. Перед ними стояла задача прожить в автономном режиме как минимум два года. Естественно, не сложа руки – участникам предстояло заниматься исследованиями и самостоятельно обеспечивать себя едой. Колонисты с воодушевлением принялись за дело. Первое время все было интересно и необычно: ухаживать за скотом, работать на грядках, наблюдать за жизнью экосистем, ловить рыбу, общаться вечерами, обсуждая ход эксперимента. Но идиллия продолжалась недолго.

4. Первые проблемы

Спустя несколько недель приборы начали фиксировать постепенное снижение уровня кислорода и увеличение доли углекислого газа в воздухе комплекса. Расчеты показали, что при сохранении тенденции примерно через год атмосфера станет непригодна для жизни. С этого момента жизнь бионавтов превратилась в борьбу за выживание. Все свое свободное время они тратили на наращивание зеленой массы, но это не помогло: доля кислорода упала с 21 до 14 процентов, как в условиях высокогорья. Колонисты буквально задыхались от недостатка воздуха. Доходило до того, что из-за кислородного голодания они не могли даже закончить фразу и руководство проекта включило подачу кислорода извне.

Таким разительным образом воздух изменился из-за вышедших из-под контроля вредных микроорганизмов, бактерий и насекомых. Они размножились в невероятных количествах, поглощая кислород и уничтожая растения. Сельскохозяйственные культуры тоже пострадали и еды стало не хватать.
Все эти проблемы усугублялись психологическими трудностями: участники эксперимента конфликтовали и разбились на два противоборствующих лагеря. Журналистам они улыбались и махали руками через стекло, но друг с другом старались общаться как можно меньше.

Познавательный факт: Еще одной причиной ухудшения качества воздуха под куполом «Биосферы-2» стало изобилие цементных конструкций. Бетон обладает свойством поглощать не только влагу, но и также и кислород, и углекислый газ.

5. Крушение иллюзий

В «Биосфере-2» участники эксперимента провели ровно два года и вышли из-под купола 26 сентября 1993 г. Особенно тяжело бионавтам дались последние 12 месяцев. Почти всю зиму небо было затянуто облаками и недостаток солнца снизил и без того критичную выработку растениями кислорода. Урожаи стали еще скуднее, к тому же насекомые уничтожили посевы риса и людям пришлось питаться только морковью, бататом и фасолью. Красивый «Эдем», в который они заходили, разрушался прямо на глазах, а вес голодающих людей таял как снег под жарким солнцем.

Микроклимат внутри нарушился: животный мир сокращался, растения гнили и жухли, кислотность океана росла, рыбы становилось все меньше. Огромные деревья стали хрупкими и некоторые из них упали. Оказалось, что в природе стволы укрепляются, колеблясь под напором ветра, но под куполом его не было. Отлично себя чувствовали только муравьи и тараканы.

На «Биосферу-2» было израсходовано почти 250 млн долларов, но эксперимент провалился и вопрос, можно ли построить аналог Земли в космосе, остался без ответа. Слишком сложна наша экосистема, и слишком много факторов, которые нужно учесть.

6. Новая жизнь «Биосферы-2»

Эксперимент с автономной экосистемой планировалось повторить, но уже с учетом допущенных ошибок. Однако инвесторы потеряли интерес к проекту, и вторая попытка не состоялась. Владелец выставил комплекс на продажу и в 2011 году «Биосферу-2» купил Аризонский университет для проведения исследований. Теперь здесь изучают эволюцию ландшафта, причины обесцвечивания кораллов и другие проблемы, возникающие из-за глобального изменения климата. Комплекс открыт для посещений и постоянно проводятся экскурсии для туристов и школьников.

Познавательный факт: Цифра 2 в названии говорит не об этапе исследований. Ставя двойку, организаторы эксперимента подчеркнули, что первая, самая главная биосфера – это наша планета Земля.