Как проходил и почему провалился эксперимент, в рамках которого люди 2 года прожили в полной изоляции

В произведениях писателей-фантастов нередко можно встретить сюжет о группе людей, проживающих в обособленном от остального мира пространстве, которые сами производят все необходимое для полноценной жизни. Подобный эксперимент, целью которого было понять, смогут ли люди создавать «биосферы» на других планетах и жить в них, провели и в реальных условиях: в 1991 году команда из нескольких человек была помещена под изолированный купол. Однако реальность оказалась гораздо более непредсказуемой, чем писательский вымысел.

Мы в ADME заинтересовались этим необычным "внеземным" опытом и узнали, что происходило за закрытыми дверями купола.

В 1987 году посреди пустыни Сонора в американском штате Аризона началось масштабное строительство. 4 года спустя, когда стройка была завершена, на площади более 3 га выросли корпусы из стекла и металла, похожие на те, что мы видим в фильмах о будущем. Построены они были так, чтобы воздух не проникал ни изнутри, ни снаружи: это позволяло максимально точно сымитировать инопланетные условия с непригодной для человека атмосферой.

И здания, и проект, для которого они были предназначены, получили название «Биосфера-2». Эти футуристические постройки должны были стать второй после Земли (а именно наша планета считалась «Биосферой-1») полностью саморегулирующейся системой — то есть некой моделью внеземной колонии. Герметичность конструкции была настолько внушительной, что ее швы пропускали меньше воздуха, чем Международная космическая станция.

Главной целью проекта было понять, как протекают процессы в биосфере нашей планеты и, что еще важнее, как перестать наносить ей, а значит, и самим себе, вред. Кроме того, проект «Биосфера-2» должен был помочь ученым в изучении возможности колонизации других планет.

Одно из "легких" "Биосферы-2".

Под землей находились инженерные конструкции. Были проложены трубы, где циркулировала вода, предназначенная для отопления и питья, а также построены гигантские «легкие», которые должны были компенсировать расширение и сжатие воздуха при его нагревании днем и остывании в ночные часы. Кроме того, чтобы не допустить какого-либо проникновения извне (за исключением солнечного света), все постройки были изолированы и от поверхности земли специально сваренными листами толстого металла, общий вес которых составлял около 500 тонн.

Биом "океан" в наши дни.

Внутри постройка была разделена на 7 областей, которые назвали биомами. В каждом из них воспроизвели различные условия, существующие на Земле: тропический лес, туманную пустыню, мангровое болото, океан с коралловым рифом и саванну. Были и 2 антропогенных биома, один из которых включал жилые и хозяйственные помещения, а второй представлял собой сельскохозяйственные угодья, где предстояло выращивать продовольственные культуры.

26 сентября 1991 года за группой из 4 мужчин и 4 женщин, среди которых были агроном, океанолог и эколог, закрылись герметичные двери «Биосферы-2». Вместе с ними под куполом оказалось около 3 000 видов растений и животных, включая деревья и насекомых. Биосферианцам — такое имя получили участники команды — предстояло самим обеспечивать себя едой, для чего «поля» в биоме были засеяны, в числе прочего, бататом, свеклой, арахисом, пшеницей и папайей. Никакие химические удобрения для улучшения урожайности не использовались, поскольку они могли негативно повлиять на здоровье живущих в изоляции людей.

Питание, в котором на долю растительных продуктов приходилось целых 83 %, было подобрано в соответствии с диетой, разработанной одним из участников миссии, врачом Роем Уолфордом, в рамках его работы по увеличению продолжительности жизни человека. Интересно, что рацион, почти полностью состоявший из овощей, в частности большого количества батата, повлиял на людей самым неожиданным образом: у одной из участниц, Джейн Пойнтер, кожа окрасилась в оранжевый цвет.

А вот мясо кур, свиней и карликовых коз, которых выращивали в сельскохозяйственном биоме, команда ела редко, примерно 1 раз в неделю. Та же Джейн Пойнтер вспоминала, что члены «экипажа» вылизывали тарелки, чтобы не потерять ни крупицы питательных веществ.

Кухня «Биосферы-2».

Невзирая на то, что в течение 1-го года миссии биосферианцы жаловались на постоянный голод и потеряли в среднем 16 % от массы тела (а один из них, Табер Маккаллум, похудел на целых 27 кг), после завершения эксперимента оказалось, что жизненные показатели участников улучшились. Ко 2-му году пребывания под куполом вес членов команды стабилизировался, даже несмотря на то, что проблему с непропадающим чувством голода решить не удалось. Кроме того, медицинские анализы, взятые уже за периметром «Биосферы-2», показали, что у всех членов команды улучшился метаболизм.

Интересно, что 2 года почти вегетарианской диеты изменили пищеварение как минимум одного члена экипажа — Джейн Пойнтер. Из-за малого количества мяса в рационе у нее исчезли ферменты, отвечающие за его переваривание.

Биом "пустыня" сегодня.

А вот на животных и растениях изоляция сказалась гораздо хуже. Большинство взятых под купол позвоночных животных погибло к концу 1-го года эксперимента. А некоторые виды, наоборот, чувствовали себя весьма вольготно: так, тараканы, например, довольно активно размножались и даже играли роль опылителей растений (к тому моменту насекомые-опылители, взятые «на борт» в начале миссии, погибли), чего в природе не случается. Кроме того, расплодились вредители, которые постоянно угрожали посевам.

Интересно, что климат биома «пустыня» быстро стал походить на климат саванны, поскольку испаряющаяся влага конденсировалась под стеклянной обшивкой и возвращалась в почву в виде дождя.

Биом "тропический лес" сегодня.

Самые выносливые из растений тропического биома чувствовали себя в замкнутом пространстве довольно неплохо. А вот деревьям, растущим в «тропическом лесу» и в «саванне», пришлось гораздо тяжелее. В природных условиях благодаря сопротивлению ветрам древесина укрепляется, а при полном штиле она истончилась и стволы стали ломаться под собственной тяжестью. Кроме того, деревья страдали и от недостатка солнечного света, из-за чего их листья желтели и опадали.

Вид на кухню из столовой.

Самой большой проблемой для биосферианцев (не считая постоянного чувства голода из-за недостатка получаемых с растительной пищей калорий) была нехватка кислорода. За 16 месяцев с начала эксперимента уровень этого необходимого людям газа снизился с 20,9 % до 14,5 % — примерно столько же его на высоте 4 км над уровнем моря. Это негативно сказалось на здоровье некоторых членов миссии: у них повысилась утомляемость и стали случаться остановки дыхания во сне, а у доктора Уолфорда, которому на момент пребывания в «Биосфере-2» было почти 70 лет, ухудшились умственные способности. Поэтому «внешними» руководителями проекта было принято решение закачать под купол кислород.

Причину уменьшения количества кислорода удалось выяснить после завершения миссии. Оказалось, что виной тому были микробы, размножающиеся в почве. Они превращали кислород в углекислый газ, который, в свою очередь, тоже куда-то пропадал. Кислород и углекислота вступали в реакцию с бетоном, образуя карбонат кальция, что и стало причиной таинственного исчезновения.

Бетонные конструкции в подвальном помещении.

Биосферианцы Табер Маккаллум и Джейн Пойнтер, которые встречались до начала эксперимента, а через несколько месяцев после выхода из «Биосферы-2» поженились, вспоминают, что однажды они как никогда сильно ощутили снижение количества кислорода. Это случилось в 1992 году во время полного затмения, которое длилось около получаса.

На остальных землянах это природное явление никак не сказалось, а вот члены миссии прочувствовали его сполна: поскольку атмосфера под куполом была в 19 трлн раз меньше земной и растения в отсутствие солнечных лучей перестали синтезировать кислород, уровень углекислого газа в замкнутом пространстве резко возрос.

Жилое помещение в «Биосфере-2».

Отношения внутри небольшого коллектива тоже складывались неидеально. Джейн Пойнтер говорила, что к концу 1-го года биосферианцы разделились на 2 лагеря: одни считали, что нужно переложить часть работы на ученых извне, нарушив полную изоляцию, а другие ратовали за чистоту эксперимента.

Впрочем, все жители «купола» сходились во мнении, что вред, нанесенный «Биосфере-2», может негативно сказаться не только на общей миссии, но и на каждом из них. Поэтому, несмотря на разногласия и откровенную нелюбовь друг к другу, они старались работать слаженно и эффективно, чтобы сохранить и собственное здоровье, и окружающий мир, ставший их домом на 2 года.

Участники эксперимента выходят из "Биосферы-2".

Рой Уолфорд позже признавал, что ему не нравились некоторые из членов «экспедиции», однако и он, и его коллеги преодолели свою неприязнь и справились с поставленной задачей, завершив миссию в срок. Один из психологов, работавших с участниками эксперимента после его окончания, сказал: «Если бы я заблудился в дебрях Амазонки и искал кого-то, кто поможет мне выжить и выбраться оттуда, то они (биосферианцы) были бы идеальным выбором».

Однако спустя много лет после окончания эксперимента бывшие «однокупольники» почти не общаются и испытывают друг к другу, мягко говоря, не самые теплые чувства.

Табер Маккаллум и Джейн Пойнтер в 2016 году.

26 сентября 1993 года герметичная дверь постройки распахнулась и биосферианцы вышли из добровольного заточения. К тому моменту в обществе сформировалось негативное мнение обо всем, что происходило под куполом, — люди считали, что этот эксперимент ничего общего с наукой не имеет, да и ставший известным факт о «закачке» кислорода очков ему не прибавил. Миссию официально сочли неудавшейся из-за проблем с кислородом, расплодившихся вредителей и, наконец, напряженной обстановки в коллективе.

После окончания миссии Джейн Пойнтер сказала: «В тот день, когда мы покинули „Биосферу-2“, мы устроили большую вечеринку с друзьями, с которыми не виделись 2 года. Наутро после нее осталась огромная куча мусора — у нас же его не было совсем, мы все перерабатывали. Ты идешь в магазин, смотришь на разнообразие продуктов и понимаешь, что все это мы воспринимаем как должное. И это действительно отрезвляет».

Сегодня здания принадлежат Университету Аризоны, который проводит здесь различные исследования, связанные с биологией и экологией.

Несмотря на то, что эксперимент считается провалившимся, благодаря ему мы поняли чуть лучше, как устроена наша Земля. Кроме того, стало понятнее, что процессы, происходящие в биосфере, гораздо сложнее, чем мы можем себе представить, и зависят от множества факторов. А неудача с кислородом дала понять, что мы должны как можно бережнее относиться к нашему космическому дому, ведь воссоздать руками человека то, что создала природа, очень и очень сложно.

Вы бы согласились участвовать в подобном эксперименте? А если бы у вас была возможность полететь на Марс в качестве колониста без возможности вернуться на Землю, вы бы ею воспользовались?