"Biosphere-2": mislukking van een experiment om een gesloten ecosysteem te creëren

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

We bouwen een grootschalige kolonie op aarde, volledig geïsoleerd van de buitenwereld, planten daar planten om zuurstof op te wekken, importeren vee en vestigen acht kolonisten voor twee jaar! Een geweldig idee voor een wetenschappelijk experiment om gesloten levensondersteunende systemen te creëren voor mogelijke toekomstige kolonies op dezelfde Mars. Toegegeven, er zit een ernstige fout in dit idee - mensen. Ze bleken een van de belangrijkste redenen te zijn voor het mislukken van het ambitieuze wetenschappelijke experiment "Biosphere-2".

Wat is Biosfeer-2?

In de jaren zeventig ontmoette de Amerikaanse financier Edward Bass, afkomstig uit een rijke familie in Texas die miljarden verdiende aan olie, John Allen, een ecoloog, ingenieur en uitvinder van Biosphere-2. Allen had ideeën, Bass had geld om aan die ideeën te besteden. In de jaren 80 kristalliseerden deze ideeën genoeg uit tot een project waarvoor Bass geen spijt had om 150 miljoen dollar uit te trekken.

Allen was van plan 10 vierkante kilometer land onder transparante koepels te plaatsen en ze te bevolken met planten, dieren en mensen. Waarvoor? Hij wilde testen hoe flexibel het leven is, of het mogelijk is om het in een luchtdichte doos op te sluiten en of het er op een evenwichtige manier in kan bestaan. Bovendien zou "Biosphere-2" kunnen laten zien (tenminste bij benadering) of een persoon zijn gebruikelijke habitat voor de kolonisatie van andere planeten mee zou kunnen nemen.

De bouw begon in 1987 in Arizona. Het werd bemoeilijkt door het feit dat raamafdichtingen en andere constructies zo luchtdicht mogelijk moesten zijn om luchtlekken te minimaliseren. Anders zou het team de veranderingen in de zuurstofdichtheid onder de koepel niet kunnen vastleggen. In totaal concentreerde "Biosphere-2" 180 ton lucht.

Omdat de lucht overdag werd verwarmd door de zon en uitzette, en 's nachts daarentegen werd samengeperst, moesten de ingenieurs deze drukvallen neutraliseren. Hiervoor werd besloten om enorme koepelvormige diafragma's te bouwen, die "longen" werden genoemd.

In totaal bevatte het gebouw bij de start ongeveer 20 ton biomassa, vertegenwoordigd door 4 duizend soorten. Tegelijkertijd werd verwacht dat 5-20% van hen gewoon zou uitsterven. Al deze biomassa werd verdeeld over vijf wilde biotopen (regenwoud, mini-oceaan met koraalrif, mangrovemoerassen, savanne, mistige woestijn) en nog twee antropogene velden en moestuinen, evenals leefruimtes met laboratoria en werkplaatsen, waar de mens regeerde. De minste ruimte werd ingenomen door de oceaan - slechts 450 vierkante meter, terwijl de velden en tuinen voor de acht toekomstige "bionauten" een oppervlakte van 2500 vierkante meter besloegen. Ze kwamen uit op vier geiten met een geit, 35 kippen met drie hanen, twee zeugen en een beer. De plaatselijke vijver werd bewoond door vissen.

Onder dit alles bevonden zich panden met technische infrastructuur en buiten kwam een aardgasstation dat het hele complex van energie voorzag. Het gesloten ecosysteem moest zichzelf 100% voorzien van water, voedsel, mestafval en lucht. Uit berekeningen bleek dat dit allemaal haalbaar was. Maar zoals meestal het geval is, ging er kort na het begin van het experiment iets mis.

Loofhutten van Eden?

Acht vrijwilligers, vier mannen en vier vrouwen, betraden op 26 september 1991 voor het eerst dit aardse paradijs. Ze hadden een eenvoudige taak: niet eerder dan twee jaar later teruggaan. Natuurlijk had het team al die maanden geen tijd om zich te vervelen. Ze hebben op het land gewerkt, vee verzorgd en geplande experimenten uitgevoerd.

- Om pizza te maken, moest ik tarwe oogsten en deeg maken. Voer en melk vervolgens de geiten voor kaas. Het kostte me vier maanden om pizza te maken bij Biosphere-2, zei Jane Poynter, een van de deelnemers aan het experiment, tijdens haar TED Talks. Volgens haar bracht ze twee jaar en 20 minuten door in een geïsoleerde wereld.

Hier is Jane echter niet helemaal eerlijk. Iets meer dan twee weken later hakte het meisje het topje van haar middelvinger af terwijl ze aan een rijstpelmachine werkte. Een lokale arts van het team probeerde het vast te maken, maar de vinger wilde niet genezen. Jane werd met spoed uit het paradijs geëvacueerd en naar het medisch centrum gestuurd, waar haar vinger op zijn plaats werd genaaid. Zeven uur later keerde ze terug naar de biosfeer.

Maar ze vermeldt dit incident zelden. Meer Jane praat graag over hoe opwindend het was om voor het eerst een heel andere lucht in te ademen, die behalve haar maar zeven mensen op de wereld inademden. En voel je een deel van de biosfeer.

Toen ik uitademde, voedde mijn kooldioxide de zoete aardappelen die ik kweekte. En we aten ontzettend veel zoete aardappelen. En deze zoete aardappel werd een deel van mij. We aten er zelfs zoveel van dat ik er oranje van werd. Ik at letterlijk keer op keer dezelfde koolstof. Op een bizarre manier at ik mezelf op een bepaalde manier op.

De barst in de hemelse ark

De woestijn was de eerste die uit de gehoorzaamheid van de mens tevoorschijn kwam: het opgehoopte vocht aan de bovenkant van de koepel zorgde ervoor dat er bijna continue regen overheen viel. Koralen in de oceaan begonnen af te sterven: het water nam te veel koolstofdioxide op.

Na verloop van tijd begonnen zowel de sensoren als de kolonisten zelf een daling van het zuurstofniveau in de lokale atmosfeer op te merken. De inhoud van dit uiterst belangrijke element daalde in 16 maanden van 21% naar een kritische 14%. Zoals studies aan het einde van het experiment aantoonden, waren er te veel cementstructuren in "Biosphere-2", die koolstofdioxide absorbeerden en daardoor de geproduceerde zuurstofconcentratie verlaagden.

Lange tijd moesten mensen praktisch in hoge bergen leven. Zuurstofgebrek had natuurlijk een negatieve invloed op de gezondheid van de "bionauten". Zowel fysiek als mentaal. Jane herinnert zich dat hun arts, die toen al een behoorlijk oudere man was, op een gegeven moment de cijfers niet meer kon optellen. Sommige teamleden konden de zin niet afmaken, omdat ze halverwege op adem moesten komen.

- U wordt happend naar lucht wakker omdat de samenstelling van uw bloed is veranderd. En dan doe je letterlijk dit: je stopt met ademen, dan adem je in en word je wakker. Dit is verschrikkelijk vervelend.

Bovendien liep de microflora van het regenwoud uit de hand, die zich te snel begon te ontwikkelen. De onvoorziene verspreiding van micro-organismen en insecten zorgde voor extra zuurstofverbruik. Ze kweekten vooral in zwarte aarde. Voor de proefvelden is gekozen voor de beste en meest vruchtbare.

De media, die eerder sceptisch waren over het experiment, noemden de deelnemers in sommige gevallen een "survivalcult-sekte", bazuinde dat het team letterlijk langzaam aan het sterven was. Al deze factoren hebben ertoe geleid dat het management heeft besloten om ook de toevoer van zuurstof naar de hemel van buitenaf mee te nemen.

Menselijke factor

Maar een van de belangrijkste redenen voor het mislukken van het experiment was de menselijke factor. Geen van de leden van het "Biosphere-2"-team was langer dan een paar maanden geïsoleerd. Alleen Taber McCallum had de ervaring van een driejarige zeilreis. De ruzies in het team verdeelden de acht al snel in twee groepen, die elkaar volgens Jane zelfs na zoveel jaren niet meer tolereren.

Elke groep had zijn eigen visie op hoe het beter en juister zou zijn om het experiment voort te zetten. Sommigen waren van mening dat het nodig was om de bemanning uit te laden en een deel van het wetenschappelijke werk over te dragen aan de wetenschappers buiten de koepel, waarbij volledige isolatie werd opgeofferd, om de import / export van apparatuur en monsters mogelijk te maken. Anderen waren van mening dat het nodig was om de puurheid van het experiment volledig te behouden en het alleen aan te pakken. Ze vreesden dat tegenstanders het experiment zouden leiden om de invoer van voedsel toe te staan, wat een echte mislukking van het project zou zijn.

Als gevolg van conflicten kon het team niet samenwerken en soepel vooruitgaan. Mensen aten apart, probeerden elkaar niet in de ogen te kijken en praatten zelden.

De conflicten werden verergerd door het gebrek aan zuurstof en voedsel, mensen werden depressief, geïrriteerd. Dezelfde insecten en micro-organismen die zuurstof aten, hadden een negatieve invloed op de groei van gewassen. Het team moest noodgedwongen overschakelen op een caloriearm, vetarm dieet.

De prediker van het dieet was trouwens dezelfde geneeskundige Roy Walford, die probeerde Jane's vinger te naaien. Hij was ervan overtuigd dat de dagelijkse voeding van een persoon beperkt moet worden tot 1500 kilocalorieën zonder vet, wat de levensverwachting van een persoon tot 130 jaar zou verhogen. Helaas stierf hij op 79-jarige leeftijd (11 jaar na het verlaten van Biosphere-2) als gevolg van ademstilstand geassocieerd met amyotrofische laterale sclerose. Sommige experts hebben gesuggereerd dat dit het gevolg kan zijn van de lage energie-inname van de wetenschapper.

Als Walford op zo'n dieet was voorbereid, dan hielden veel andere deelnemers niet van deze beperking in voedsel. Constante misoogsten, vele uren werk op het land … het team liet de gedachte aan eten niet los en hun gewicht smolt als ijs op een heet asfalt. Taber van een echte grote man veranderde in een uitgemergelde martelaar, die 27 kg was afgevallen en alleen fruit, groenten, noten en peulvruchten, eieren en geitenmelkproducten at.

Het team zag alleen vlees op zondag - een beetje kip of vis. Om geen enkele kostbare calorie te verliezen, likten sommige leden van het team, volgens de herinneringen van Poynter, de borden na elke maaltijd.

Desalniettemin ontdekte Walford, die regelmatig bloedonderzoek deed bij alle deelnemers, dat de indicatoren bijna ideaal waren: cholesterol-, insuline- en glucosespiegels daalden en de bloeddruk werd weer normaal. Maar daar werden de "bionauten" niet blijer van.

In november 1992 begonnen enkele kolonisten zaadvoorraden te eten die niet in het gebouw waren gekweekt. Te midden van berichten in de media over voedselvoorraad, voedselsmokkel en beschuldigingen van gegevensvervalsing, besloot de hele wetenschappelijke adviesraad van het project het project te verlaten.

Ondertussen heeft het publiek zich een mening gevormd over "Biosphere-2" als een soort Olympische sport (ze zeggen, hoe lang zullen ze duren zonder de deuren te openen), en niet als een wetenschappelijk experiment, een theorie waaraan wordt gewerkt uit op een model, geleidelijk veranderingen aanbrengend. Dus tegen het einde van het experiment was de achtergrond om hem heen overwegend negatief.

Experimenteer nasmaak

In september 1993 werden de deuren van Biosphere-2 geopend. En van daaruit lieten ze de uitgeputte kolonisten vrij. Dit is wat Jane Poynter te zeggen heeft over het moment van bevrijding:

- Ik zou zeggen dat we allemaal een beetje gek werden. Ik was opgewonden om al mijn familie en vrienden te zien. Twee jaar lang heb ik mensen door glas gezien. En dus rende iedereen naar me toe. En ik trok me terug. Ze stonken! Mensen stinken! We stinken naar haarlak en deodorant en al die onzin.

In 1994 begon de tweede missie van de "bionauten". Al in een andere samenstelling. Het beton werd voorzichtig verzegeld en voorbereid om 10 maanden in gevangenschap door te brengen. Maar eerst stormden twee ontslagen leden van het voormalige team uit protest de koepel binnen, openden verschillende nooduitgangen en verbraken het zegel gedurende 15 minuten. Er waren ook vijf glazen gebroken. De commandanten van de nieuwe bemanning verlieten de koepel een voor een en in juni 1994 verlieten de sponsors het project en stopten de financiering.

Ondanks alle miljoenen dollars, ruime gebouwen en de beste zwarte aarde, kan de eerste missie naar Biosphere-2 als een mislukking worden beschouwd. Mensen konden geen stabiele zuurstofcirculatie in hun koepel bereiken, en constante misoogsten en woekerend ongedierte brachten hen letterlijk op het randje van overleven. Bovendien toonden deze acht kolonisten aan dat de mens een van de zwakste schakels is in zo'n isolement.

"Biosphere-2" staat nog steeds in de woestijn van Arizona. Nu is het meer een botanische tuin met een koepel, die toebehoort aan de staatsuniversiteit. Daar wordt wel geëxperimenteerd, maar niet op zo'n grote schaal. Er worden voortdurend excursies voor schoolkinderen en toeristen georganiseerd. Een van de attracties die tijdens de excursies worden getoond, is het opschrift van de voormalige "bionaut": “Alleen hier voelden we hoe afhankelijk we zijn van de omringende natuur. Als er geen bomen zijn, hebben we niets om te ademen, als het water vervuild is, hebben we niets te drinken."