27年前，一位土豪山寨了地球，這真不是科幻片劇情

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授權自 眠眠冰室 mian013

無論今天陪伴我們的是清晨的陽光，還是連綿的陰雨；無論我們呼吸的是甜美的空氣，還是PM2.5爆棚的霧霾，當我們生活在地球的生態圈中時，可能都不會意識到一個嚴重的問題：

如果離開了這個千萬年來賴以生存的生態圈，人類還能夠繼續生存，延續我們的命運嗎？

嗯，就好比電影《火星救援》中，馬特·達蒙在遠離地球五千五百多萬公里之外的火星上，靠著完全人工的土豆基地來維持生命，在那種隔絕的人造生態系統中苟延殘喘。

更可怕的是，如果人類遭遇到甚至足以引發滅絕的大災難，比如在《輻射》浩劫之後的廢土上，我們又該如何面對那種完全惡劣的環境，而不至於讓文明從此終結？

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最早考慮這個問題的，大約是傳說中的人物：諾亞。

在《舊約·創世紀》中，諾亞獲得了上帝的神諭，因此在40天40夜的大雨所引發的大洪水滅絕眾生之前，就預先用高脂樹木（歌斐木）製造了一艘包含很多房間的方舟，方舟內外還塗上了松香防水。

如果按照《聖經》中的記載，這艘搭乘了各類生物的諾亞方舟，有著133.5米長，22.3米寬，13.4米高，排水量大約是泰坦尼克的五分之三，毋庸置疑可稱是一艘「大船」。

駕駛方舟的諾亞一家，帶著各種生物在神怒降世的大洪水中漂流了370天，直到看見銜著橄欖枝的鴿子之後，才終於獲得了新生，從此成為了後代人類的祖先。

傳說中的諾亞活了950歲，並在500歲時生了三個兒子：閃、含以及雅弗，分別是黃種人、黑種人和白種人的始祖。

傳說自然只是傳說，甚至諾亞方舟這個故事本身，也很可能只是借鑒自蘇美爾人的神話人物西蘇特羅斯（Xisuthros），公元前2600年的阿卡德文明就記載了這位大英雄從洪水中拯救世間萬物的奇蹟。

阿卡德文明遺留的西蘇特羅斯畫像

只是那個時代簡陋低下的人類文明，如果遇到什麼突如其來的大災禍，別說拯救蒼生其他物種，可能連自個兒都救不了……

然而，數千年過去，人類的科技水平突飛猛進之後，科學界竟然真的開始未雨綢繆地探索：在生物滅絕性質的大災難到來之前，或者當我們離開熟悉的地球時，能否製造一個完全人工的環境，讓人類可以在其中像過去一樣生活？

上世紀初，蘇聯的火箭之父康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky），就在一篇論文中提到，如果人類將來需要在太空中長期生存的話，就必須要先學會脫離地球生態圈的生活方式，因此必須要掌握自己搭建生態系統的技能，再利用太陽能來管理植物的光合作用，從而在太空的封閉空間中得以長期生存。

火箭祖師爺：康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基

並且，他老人家的論文末尾留下了振聾發聵的一句名言：「地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠生活在搖籃中。」

正是基於齊奧爾科夫斯基的思想，蘇聯物理學和生物學家們在冰天雪地的西伯利亞克拉斯諾亞爾斯克市（Krasnoyarsk），打造了一座現代性質的「諾亞方舟」——最初時完全機密的BIOS-3全封閉式生物實驗基地。

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BIOS-3始建於1965年，歷時7年之後才完全打造完成。

這個封閉基地是一個體積315立方米的地下鋼結構空間，最多可以容納三人。

它的設計目的之一，就是為了配合當時太空競賽中的蘇聯宇航局，可以讓宇航員們在封閉生態系統中嘗試生存。

完全隔絕的BIOS-3

BIOS-3被厚重的不鏽鋼板分隔成四個艙室，除了實驗人員的卧室外，還有廚房、盥洗室等生活設施。

除了備用的緊急出口外，整個系統和外界是完全隔離的，為了防止空氣滲透，甚至還加裝了橡膠密封墊進行氣密處理。

為了模擬太陽的存在，四個艙室內每一間都安裝有一台20kW功率的氖弧燈，並通過附近的水力發電站供電。

在這些氖弧燈的光合作用下，藻類、小麥和其他蔬菜植物得以生長，並起到調節空氣中含氧量的作用。

這些植物中，最主要負責維持氧氣和二氧化碳平衡的，是一種叫做小球藻（Chlorella）的植物。

雖然名字蠢萌蠢萌的，但是小球藻的來頭可真不小。

這種直徑只有3-8微米的球形單細胞淡水藻類，早在20多億年前就出現在了地球上，是這個星球上最早的生命體之一，同時，小球藻也是一種非常高效的光合植物。

小球藻

蘇聯人通過實驗發現，只需要8立方米的小球藻，就能供給一個人全部的氧氣攝入，它可以通過回收人呼出的廢氣，再重新製造出氧氣。

在理想狀態下，這樣的循環可以保證人類的基本氧氣需求，但是潛在的問題也是很多的，小編後面會仔細說……

從誕生之日起，BIOS-3生態系統一共進行了十次模擬實驗，每一次都有1至3名實驗員參與其中，最初的一次實驗維持了180天。

可以說這是最早期的，在人造生態環境下所進行的人類生存實驗了。

通過多次實驗，BIOS-3成功地在封閉的人造環境中種植了包括穀物、蔬菜、藻類等11種作物。

科研人員在BIOS-3中檢查作物長勢

然而和許多其他蘇聯的黑科技項目一樣，BIOS-3雖然是個偉大的先驅者，卻並未修得什麼正果，因為資金的匱乏，1984年的最後一次實驗後，這個黑科技項目就被暫時中止了。

蘇聯解體後，BIOS-3就成為俄羅斯科學院西伯利亞分院生物物理研究所的一個下屬機構，專註於太空植物培育和廢物回收。

在BIOS-3之後，美國的NASA，日本的閉合生態實驗研究機構CEEF，以及歐洲空間局ESA，都參照BIOS-3的模式，有樣學樣地搞了自己的一套項目來進行類似研究。

只是這玩意實在過於燒錢，因此這幾次嘗試也都因為經費原因的瓶頸，最終無疾而終了。

在CEEF中種植水稻的日本科研人員

連堂堂美帝政府都缺錢搞不起，還有誰能支撐這樣的科研項目呢？難道真有漫畫里的鋼鐵俠或是布魯斯·韋恩這樣的超級土豪，敢於一擲千金，以一己之力的私人財產搞黑科技研發嗎？

然而，還TM真的有…

03

這位大佬的名字可能並沒有多少人聽過，他叫做愛德華·巴斯（Edward Bass）。

1945年生於德克薩斯沃斯堡的巴斯，可謂是含著金湯匙出生的孩子，作為石油巨頭家族企業的一員，他的人生可謂是一帆風順。

如今的愛德華·巴斯

但是，巴斯和其他追求物質享受的土豪有著完全不同的精神世界。

自幼目睹了美國工業化後，對環境危害造成的可怕影響後，童年陰影一直困擾巴斯的整個人生。

就像蝙蝠俠布魯斯·韋恩決意畢生打擊罪犯一樣，巴斯也許下宏遠，要終生為了生態事業干一番大事。

從耶魯大學畢業之後，巴斯就痴迷於各種龐大的環保工程，並為此揮灑著手中從鈔票：從尼泊爾的豪華生態酒店，到澳大利亞佔地30萬英畝的牧場；從波多黎各的一片熱帶雨林，再到家鄉沃斯堡的一個夢幻表演中心……

重返耶魯大學時的愛德華·巴斯（中）

然而，所有的這些大投資都沒有達到愛德華·巴斯心目中的完美idea，野心勃勃的他，想打造一個類似於BIOS-3那樣的全封閉生態系統，並且要比蘇聯人的那個大得多，同時也複雜得多。

在當時人的眼中，這樣的大工程可能僅僅存在於科幻小說中，何況是以個人的資金來支撐，就更加不可思議了。

但巴斯靠著石油巨子的身家，卻愣是把這種不可能化為了可能。

在精心計劃之後，愛德華·巴斯選中了美國亞利桑那州菲尼克斯市和圖森市之間，聖卡塔利娜山（Santa Catalina Mountains）地帶海拔1300米的一塊區域，曾經途徑此地的小編告訴大家，這裡基本是一片沙漠地帶，可以說是最單調貧瘠的自然生態環境（基本就是《絕命毒師》第一季的那種場景）。

因此，巴斯選中這個地方只有一個原因，他看中了那裡超級充足的日照時間。

是的，巴斯的計劃並不包括人工電能的氖弧燈，而是選擇了完完全全的自然能源：太陽。

這樣他的生態系統就比曾經蘇聯的BIOS-3更加先進，同時也更加不可控制。

事實上，在後來的實踐中，就證明了這一點。

巴斯的工程面積也不是BIOS-3那樣的小兒科，它有著龐大的12700平方米，體積更是達到180000立方米。

並且它的外形相當前衛，主基地是8層樓高的圓頂鋼架玻璃結構，其他的部分也都由玻璃和不鏽鋼完整地包裹著，甚至連地下的部分，也使用了不鏽鋼材料實現完整分離。

只有10%的氣體年滲出率，說明了整個系統可以說封閉得相當完好。

生物圈2號

在這塊穹頂之下，與世隔絕的小世界裡，居然劃分出了7塊區域，其中包括五塊自然區域，分別是：熱帶雨林、稀樹草原、濱海沙漠、河口沼澤和熱帶海洋（海洋還包括珊瑚礁和海灘生態）。

另外還有兩個與空氣和水循環系統相連接，但是設置了屏障以阻擋昆蟲入侵的區域：集約型農業生物區和人類住宅區。

劃分完備的各個生態區域

即便以今天的視角來看，這樣規模的仿生生態圈也幾乎是存在於科幻片中的存在。

小編甚至懷疑最早的《侏羅紀公園》，包括後來的《瘋狂動物城》，都從這個大工程中汲取了靈感。

毫無疑問，愛德華·巴斯規劃的生態實驗基地，簡直就是一個微縮的地球，他以生物圈2號來命名這個龐雜的系統。

為什麼是2號呢？

難道還有生物圈1號嗎？

生物圈2號內部

沒錯，在他看來，真正的地球就是那個原始的生物圈1號。

04

如此規模龐大的生物圈2號，從規劃好那天，就註定是一個燒錢的大工程。

而且，巴斯為了實現最終計劃，請來了上千位國際一流的，農業和種群生命多樣化方面的工程師、科學家以及其他專家共同參與設計和施工。

此外，他還請到了當時著名的生態學家約翰·艾倫（John P. Allen），作為生物圈2號工程的主要負責人。

生物圈2號的內部構造圖

雖然人力成本極其高昂，但生物圈2號本身的造價也是相當不菲：前面我們也說到了，整個生物圈2號最大的特點，就是遍布各處的巨大玻璃。

這些雙層玻璃被液態硅膠密封在輕質管鋼之上，以保持內部的空氣濕度，整個工程共有高達15794平方米的玻璃，因此，這座生物圈2號還有另一個別名：玻璃方舟。

只是，即便採用了如此大量的玻璃，但是照射到內部植物上的光線，依然損失了50%-60%之多。

但這已經是當時可以想到的最優，同時也是最耗錢的方案了……最終，巴斯為了整個項目花掉了驚人的兩億美元（想想看，這可是在30多年前啊……）

可以說，愛德華·巴斯一擲千金，就是為了完成自己的一個夙願。

生物圈2號項目的初衷，就是為了研究封閉環境下空氣、土壤、動植物、微生物和人類之間的相互作用和影響，同時也為未來太空殖民計劃提供前期的移民基地方案。

此外，還有一個更加深遠的設想：測試生存在其內部的生命，是否能夠按照地球上生命進化的軌跡進行自我調節， 以適應太空環境下的生活。

生物圈2號：一個宛如科幻片的存在

從1987年到1991年，歷時4年之後生物圈2號工程終於建設完畢，它將迎來第一批勇敢的挑戰者。

1991年9月26日這一天，包括四男四女在內的八名科學家進入了生物圈2號。

按照計劃，他們將在這個封閉的人造環境下真正「與世隔絕」地生活整整兩年，期間除非遇到成員身體出現嚴重不適，否則禁止和外界有任何直接接觸（當然看電視、上網這些還是可以的），更不允許離開。

這兩年間他們主要的飲食來源，是在生物圈內種植的86種作物，其中包括香蕉，南瓜，紅薯，甜菜，花生，扁豆和豇豆，水稻和小麥作物等等，之所以要選擇如此多樣的種類，就是為了在出現某種作物無法繼續生長的情況下，不至於斷糧……同時，多種作物可以保證營養的均衡，以及食材的豐富，避免像《火星救援》里的馬特·達蒙只能靠天天啃土豆為生……

按照規劃，蔬菜主要佔科研人員生存需求的83%，剩下的部分，嗯，人家其實還是有肉吃的。

在生物圈2號中，有一塊區域專門用來養殖家畜，其中還包括專業的育仔室,、繁種室等。

而遴選之後的家畜只有三種，分別是一種非洲矮山羊、一種原產自喬治亞州的豬，以及一種亞洲的雜交雞。

科研人員正在照顧母羊

並不是它們的肉有多好吃，這些家畜之所以被選入這個現代版「諾亞方舟」，完全是因為它們的特性非常有利於人類的生活：不是特別能產奶，就是特別能生仔（或者下蛋）。

更重要的是，它們能吃人類吃不來的各種殘枝敗葉，拉出的粑粑還能直接供肥。

噢，除了這些葷菜，八個人還有魚肉可以吃，因為生物圈裡還養著我們喜聞樂見的——中國鯽魚。

05

說實話，如果是小編自己的話，也非常期待能夠作為其中一名實驗者，去挑戰一下這麼新奇有趣的兩年。

所以，一開始這八名科學家都覺得自己很幸運，能夠被選中參加這樣前所未見的實驗。

的確，實驗初期的階段，八人過著可稱田園牧歌般的美妙生活。

這群現代魯濱遜在意識到今後兩年只能自給自足之後，發揮出了最大的天賦來種菜……可以說原本就對作物習性十分了解的他們，基本上利用了生物圈內每一寸可以利用的土地，單位產量也大大超越一般的種植方式。

種菜之餘，每天還可以喂餵豬，養養雞，擠擠奶，幫助牲畜交配之類，一周只需要一天的時間用來檢查、維護和修理整個系統。

周末時，八位科研人員常常一邊寫著報告，一邊用咖啡樹上的新鮮咖啡豆泡杯咖啡，偶爾還會拿出精心釀造的米酒小酌一下……

開始階段時的實驗員妹子，笑得多麼開心~

然而，隨著時間的推移，嚴重程度不一的各種問題也接踵而至了……

首先，由於生物圈2號是一個完整封閉的內循環系統，因此使用帶有毒性的除蟲劑和除草劑是不可能的，會有毒物長期殘留在系統內。

因此，研究人員只能採取無毒的方式來防蟲，比如以蟲治蟲或是噴洒肥皂水的方式來驅趕害蟲。

然而畢竟缺乏直接有效的手段，生物圈2號內各片區域都開始大量繁殖害蟲，比如：二點蛛形蝸、粉狀介殼蟲、蚜蟲、潛葉蟲、白粉菌、根結線蟲、土鱉蟲、臭蟲和嶂螂等等。

惱人的蟲子入侵了新生的作物，導致了減產。

為了解決害蟲問題，八個人可謂是想盡了各種辦法，他們花了大量時間用清水清洗侵染的葉子，又根據害蟲的分布重新進行了抗蟲類作物的輪種，增添了作物的多樣性，才算是基本控制了害蟲。

就在害蟲問題解決不久，另一個問題又凸顯了出來，這就是長期封閉環境內的空氣質量問題。

根據此前蘇聯BIOS-3的經驗，整個實驗能否順利進行下去，很大程度上取決於系統內空氣的成分。

而此前研究中發現，生長於人造環境下的植物雖然可以很好地平衡二氧化碳和氧氣的濃度，但是對於其他各種微量氣體卻無能為力。

好在這個問題也並未造成很大的困擾，畢竟在生物圈2號內擁有著一種優質而自然的空氣凈化器：土壤。

科研人員通過泵送空氣的方式，將空氣強制通過土壤進行過濾凈化，再加上嚴格執行人類和家畜排泄物的再循環處理，糞便需要固定堆漚，廢水更是要經過厭氧微生物發酵和水生植物的代謝分解處理，終於將微量氣體的水平降低到了一個可以接受的程度。

生物圈2號的廢水處理系統

如果說前兩個問題還是生物圈2號系統本身的問題，可以妥善解決的話，第三個問題就嚴重得多了，這個問題恰好反映出了大自然的不確定性和複雜性。

雖然愛德華·巴斯最初選中這塊地就是因為這裡陽光充裕，然而就在八人進駐生物圈2號後不久，全球化的厄爾尼諾現象發生了……

這直接導致了美國西南部地區極為反常的秋冬季多雲氣候，陽光被厚重的雲層遮蔽住了，這一不正常現象一直延續到第二年，使得生物圈2號的光照水平比預期降低了20%之多……

全球化的厄爾尼諾現象，導致美國西南部不正常地濕潤

缺乏足夠的光照帶來的問題是積累性質的，而且沒有什麼可以直接應對的解決方法。

它就像慢性病一樣侵蝕著整個生物圈2號系統，於是隨後伴生的問題越來越多，也越來越複雜。

光照不足所帶來的最大問題，就是植物光合作用的效果下降，導致系統內的含氧量一直在下降。

一年半之後，已經從最初的20.9%下降到了14.5%，而這個數字僅僅相當于海拔4080米處的氧氣含量。

換言之，到了後來八名研究人員每天都在過著缺氧的日子，他們逐漸出現了睡眠呼吸暫停以及疲勞癥狀。

八人後來的狀態已經明顯不如當初

可以說，屋漏偏逢連夜雨，除了光照不足外，生物圈2號還因為自身設計中的一個潛在問題，導致了不可逆轉的結局……

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這個設計問題，就在於因為當初缺乏經驗，沒有考慮到設施中的二氧化碳會與建築物所用混凝土中的鈣發生反應。

而在日積月累的化學反應之後，生物圈2號內形成了大量的碳酸鈣，致使含氧量進一步下降，而二氧化碳和二氧化氮的含量卻一路穩步上升。

於是接下來的環境問題就極其嚴重了：系統內大氣和人造海洋的酸度不斷增加，變酸的海水導致魚類大量死亡，這些屍體堆積有堵塞了過濾系統……

生物圈2號內不斷酸化的人造海洋

而且由於光照和空氣問題導致濕度調節失衡，使得沙漠地帶過於潮濕，大批的野草在其中生長，使得沙漠變成了叢林和草地。

正是這樣在我們看來的好事一樁，在封閉的人造環境中卻導致了更大的危機：二氧化碳的濃度進一步上升。

連鎖反應帶來的，是原本用於吸收二氧化碳的牽牛花開始野蠻生長，穿越了它原本限定的區域，阻礙了其他植物的繁殖。

後期的生物圈2號，一片枯萎

此時，家畜區的大部分脊椎動物都已經死亡了，更可怕的是，那些用於傳粉的昆蟲也死了，造成依賴它們授粉繁殖的植物也緊接著全部消失。

這由導致研究人員的糧食供應產生了歉收缺口，他們的體重一直在降低，其中一名成員的體重甚至從118公斤降低到了68公斤。

嗯，一個問題引發了一堆問題，所謂牽一髮而動全身，大概就是這樣的……

更重要的是，每天下降的低氧狀態，再加上長期填不飽肚子的飢餓感，使得所有八名成員的心理狀態也出現了問題。

而封閉隔絕的環境本身就是產生心理問題的一大誘因，這一點早已在南極的科考站中被證實了。

在後來的採訪中，成員自稱經常心態爆炸

到後來，這些成員們甚至開始產生焦慮和強烈的懷疑感，每天都擔心自己的食物會不會被其他人偷走……

在堅持了一年多之後，八名成員終於扛不住了，他們主動離開了生物圈2號，也意味著這一次的封閉環境實驗徹底失敗了。

1994年時，不甘心的愛德華·巴斯又組織了另外八名成員，參照之前的失敗經驗進行了全面改進，又進行了第二次挑戰。

沒想到的是，這一次終結得更快，只堅持了十個月不到就宣告再次失敗。

失敗原因更多是實驗人員內部的矛盾，以及管理層的種種嚴重分歧。

所謂「謀事在人，成事在天」，這一次老天爺還沒發威呢，人心卻已經先散了：兩名男性成員以缺氧不適為由，砸壞了五面玻璃，使得生物圈2號的嚴密封閉性蕩然無存。

得知這一切的巴斯立刻帶著管理團隊前來，接管了這裡並驅逐了所有實驗人員。

接連兩次失敗之後，巴斯沒有繼續自己的實驗，而是將整個生物圈2號移交給了哥倫比亞大學，2007年時因為經費問題又轉給了當地的亞利桑那大學。

如今的生物圈2號，已經成為了一個旅遊景點

諷刺的是，當生物圈2號剛剛誕生時，它被稱為自肯尼迪登月計劃之後，「美國最令人興奮的科學計劃」，而短短數年之後，它就變成了「新時代的一場偽科學狂歡」……

愛德華·巴斯也坦然承認了自己的失敗，但他依然沒有改變初心，而是繼續投身環保事業，並成為世界野生動物基金會（WWF）的榮譽主席，致力於亞洲地區老虎和犀牛的保護。

與此同時，他也是位名列全球福布斯榜單的富豪。

不過，就在生物圈2號宣告失敗的12年後，日本環境科學研究所（IES）又在北部青森縣六所村附近投入6500萬美元，建造了一個外號「迷你地球」的「Biosphere J」閉鎖性生態實驗設施。

它的面積僅有生物圈2號的十分之一，並且沒有使用土壤，而是採用了全新的機器分解科技，但是依然沒有解決二氧化碳濃度過大的問題。

而且，由於機器24小時連續運轉的噪音，在封閉環境下令置身其中的研究人員產生了嚴重的心理問題……

在此之後，一些嘗試也都失敗了（包括中東土豪的），直到今天仍然沒有哪個工程可以完成封閉環境下的長期生態平衡。

這是因為，生態系統的複雜度超乎我們的想像，任何一個不經意的係數變化，都會影響到整個系統整體。

不得不說，即便生物圈2號這樣的試驗失敗了，但它也只是一個人造的產物，而我們賴以為生的真正生物圈1號——地球，卻無法承受這樣的失敗。

雖然地球的生態圈有著強大的自我修補能力，但是如果地球的環境惡化到無法調整的地步，後果是不堪設想的……

所以，至少在目前，與其想著如何復刻一個地球，不如更好地去保護現在的她。

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