Tο πείραμα Biosphere 2… Μαθήματα για τη Γη, τα όρια της τεχνολογίας και τη μοναδικότητα του πλανήτη μας

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, μια μικρή ομάδα προσπάθησε να επιβιώσει σε έναν αεροστεγώς σφραγισμένο χώρο που αναπαριστούσε τα οικοσυστήματα της Γης. Οι δοκιμασίες και οι ανακαλύψεις τους στο Biosphere 2 εξακολουθούν να επηρεάζουν τη σημερινή επιστημονική σκέψη. Στην απεραντοσύνη της ερήμου της Αριζόνα, δεσπόζει μια κατασκευή που μοιάζει βγαλμένη από επιστημονική φαντασία. Το Biosphere 2, όπως ονομάστηκε, λειτουργεί ως μια μικρογραφία της Γης – εξ ου και το όνομά του, αφού η Γη θεωρείται το Biosphere 1.

Το άγονο τοπίο αποτέλεσε το ιδανικό σκηνικό για το φουτουριστικό πείραμα που πραγματοποιήθηκε εκεί. Στις αρχές των ‘90s, οκτώ άνθρωποι απομονώθηκαν για δύο χρόνια, καλλιεργώντας μόνοι τους την τροφή τους, ανακυκλώνοντας το νερό και φροντίζοντας τα φυτά που παρήγαγαν το οξυγόνο τους.

Τα τελευταία χρόνια, πολλοί ειδικοί βλέπουν πλέον το πείραμα του Biosphere 2 με νέο μάτι, αναγνωρίζοντας πολύτιμα διδάγματα για την οικολογία, τις ατμοσφαιρικές επιστήμες και κυρίως για την ανεπανάληπτη αξία του δικού μας πλανήτη.

Η Lisa Rand, ιστορικός επιστήμης στο California Institute of Technology, υποστηρίζει ότι αυτά τα διδάγματα αξίζουν ιδιαίτερης προσοχής σήμερα, καθώς δισεκατομμυριούχοι επενδύουν σε ιδιωτικά διαστημικά προγράμματα και εξετάζουν αποικίες στο διάστημα, ενώ η Γη υποφέρει από την κλιματική αλλαγή και άλλα προβλήματα.

Για τους περιβαλλοντικούς επιστήμονες, το Biosphere 2 αποδεικνύει επίσης τη σημασία των τολμηρών πειραμάτων για την κατανόηση της φύσης. Πλέον, η εγκατάσταση φιλοξενεί ερευνητές που μελετούν τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στα ζωντανά οικοσυστήματά της. Έτσι, αντί να βοηθάει στη διαφυγή από τη Γη, το Biosphere 2 έχει μετατραπεί σε πολύτιμο εργαλείο για την κατανόηση του ίδιου του πλανήτη μας.

«Δεν ήταν αποτυχία», τονίζει η Rand. «Ήταν μπροστά από την εποχή του».

Η γέννηση ενός πρωτοποριακού πειράματος

Παρόλο που συχνά παρουσιάζεται ως δοκιμή για μελλοντική διαστημική αποικία στη Σελήνη ή τον Άρη, το Biosphere 2 είχε βαθιές περιβαλλοντικές ρίζες, όπως εξηγεί ο Mark Nelson, ένας από τους οκτώ «βιοσφαιριανούς» και ιδρυτικό μέλος του μη κερδοσκοπικού Institute of Ecotechnics.

Η ιδέα γεννήθηκε από μια ομάδα που ζούσε σε οικοκοινότητα στο Νέο Μεξικό, αφιερώνοντας τον χρόνο της στη βιολογική γεωργία και τις τέχνες. Ο επικεφαλής τους, John Allen, ονειρευόταν ένα αυτόνομο σύστημα που θα αποκάλυπτε τις πολυπλοκότητες της Γης και τρόπους ειρηνικής συνύπαρξης με τη φύση μέσω τεχνολογίας.

Το έργο χρηματοδοτήθηκε από τον δισεκατομμυριούχο Ed Bass, που επένδυσε περίπου $150 εκατ. (σημερινή αξία $440 εκατ.). Η κατασκευή ξεκίνησε το 1984 υπό την ηγεσία του Allen και παραμένει μέχρι σήμερα η μεγαλύτερη σχεδόν πλήρως σφραγισμένη κατασκευή αυτού του είδους.

Καθένα από τα οικοσυστήματα στο εσωτερικό δεν ήταν τέλειο αντίγραφο των πραγματικών, αλλά σχεδιάστηκαν με παρόμοια βλάστηση και επιλεγμένα έντομα, ψάρια και πουλιά, σύμφωνα με τον John Adams, νυν υποδιευθυντή του Biosphere 2. Υπήρχε επίσης καλλιεργήσιμη γη και υπόγειο σύστημα σωληνώσεων για τον έλεγχο θερμοκρασίας και υγρασίας. Η εγκατάσταση προοριζόταν να λειτουργήσει για έναν αιώνα, όμως όταν οι βιοσφαιριανοί μπήκαν τον Σεπτέμβριο του 1991, κανείς δεν ήταν σίγουρος ότι θα αντέξουν δύο χρόνια εκεί μέσα.

Ο Nelson και ο Adams θεωρούν ότι όσα συνέβησαν δεν ήταν αποτυχίες αλλά αποτελέσματα ενός μεγάλου επιστημονικού πειράματος. «Στην επιστήμη δεν υπάρχουν αποτυχημένα πειράματα», επισημαίνει ο Adams.

Αναπάντεχες προκλήσεις στο εσωτερικό

Το μεγαλύτερο πρόβλημα ήταν η πτώση των επιπέδων οξυγόνου – από περίπου 21% σε μόλις 14% μετά από 16 μήνες. Αυτό αντιστοιχεί σε υψόμετρο περίπου 3.350 μέτρων. Μέχρι να εισαχθεί συμπληρωματικό οξυγόνο, οι βιοσφαιριανοί υπέφεραν από συμπτώματα ασθένειας υψομέτρου, καθιστώντας τη γεωργία ιδιαίτερα δύσκολη.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι φταίει το ιδιαίτερα πλούσιο χώμα που είχε εισαχθεί για ταχεία ανάπτυξη φυτών. Αυτό ευνόησε βακτήρια και μύκητες που καταναλώνουν οξυγόνο και εκλύουν CO₂. Τα νεαρά δέντρα δεν επαρκούσαν για να αντισταθμίσουν αυτή την επίδραση. «Ήταν ένα σημαντικό μάθημα: το μικροβίωμα του εδάφους έχει τεράστια επίδραση», σημειώνει ο Adams.

Ευτυχώς, μεγάλο μέρος του CO₂ απορροφήθηκε από τις τσιμεντένιες επιφάνειες της εγκατάστασης. Οι βιοσφαιριανοί προσπάθησαν να ενισχύσουν τα επίπεδα οξυγόνου κόβοντας ξερά χόρτα και φυτεύοντας ταχέως αναπτυσσόμενα φυτά όπως ζαχαροκάλαμο ή άλγη – όμως τα επίπεδα συνέχισαν να μειώνονται.

Αν και κάποιες «εξαφανίσεις» ειδών θεωρούνταν αναμενόμενες μέχρι να επέλθει ισορροπία στα οικοσυστήματα, η εξαφάνιση επικονιαστών εντόμων αποτέλεσε απρόοπτο πρόβλημα. Ο Nelson θεωρεί υπεύθυνους τους πληθυσμούς μυρμηγκιών που θηρεύουν επικονιαστές· άλλοι επιστήμονες εκτιμούν ότι έλειπε η υπεριώδης ακτινοβολία λόγω των γυάλινων τειχών.

Παρότι δεν ήταν άμεσος κίνδυνος – καθώς τα περισσότερα φυτά άντεχαν – κάποιοι βιοσφαιριανοί επικονίαζαν χειρωνακτικά λίγα είδη για να παραχθούν σπόροι. Μακροπρόθεσμα σχεδίαζαν να ελέγξουν τους πληθυσμούς μυρμηγκιών και να εισαγάγουν νέους επικονιαστές απ’ έξω.

Ανακαλύψεις για τα οικοσυστήματα και τον άνθρωπο

Οι επιστήμονες παρατήρησαν επίσης ότι κάποια δέντρα έγιναν πιο εύθραυστα λόγω απουσίας ανέμου – καθώς ο άνεμος προκαλεί στα δέντρα παραγωγή «στρες ξύλου» που τα ενισχύει. Η θαλάσσια βιολόγος Diane Thompson, διευθύντρια ερευνών σήμερα στη μονάδα, σημειώνει πως έμαθαν πολλά για τις ανάγκες φωτός των κοραλλιών υπό αιχμαλωσία.

Όμως το σημαντικότερο μάθημα ήταν πόσο δύσκολο είναι να ζήσει κανείς αλλού εκτός της Γης. Ο άνθρωπος αποτελεί μέρος ενός σύνθετου «πακέτου» ζωής που δύσκολα αναπαράγεται τεχνητά. Παρά τις λύσεις που δοκιμάστηκαν, φάνηκε ξεκάθαρα ότι απέχουμε πολύ από τη δυνατότητα μακροχρόνιας διαβίωσης σε τέτοια συστήματα.

David Tilman, οικολόγος στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, υπολογίζει ότι μια μελλοντική διαστημική αποικία τύπου Biosphere 2 θα κόστιζε περίπου $82.500 ανά άτομο μηνιαίως χωρίς εγγύηση επιβίωσης – δείγμα του πόσο ανεκτίμητες είναι οι υπηρεσίες των φυσικών οικοσυστημάτων.

Για τον Nelson, η εμπειρία άλλαξε βαθιά τον τρόπο σκέψης του: κατάλαβε πως η ίδια του η επιβίωση εξαρτάται πλήρως από την υγεία των γύρω οικοσυστημάτων. Η ζωή ως βιοσφαιριανός σήμαινε βιωσιμότητα στην πράξη – ήπιες γεωργικές πρακτικές, αποφυγή κάθε μόλυνσης και σεβασμό προς κάθε φυτό που παράγει οξυγόνο.

Biosphere 2: Από αμφισβήτηση σε επιστημονικό εργαλείο

Το 1993, όταν ολοκληρώθηκε το πείραμα, τα θετικά μηνύματα επισκιάστηκαν από αρνητική δημοσιότητα. Κατά τη Rand αυτό οφείλεται κυρίως στις αντιλήψεις της εποχής: πολλοί ειδικοί είχαν αυστηρή άποψη περί επιστημονικής μεθοδολογίας και δεν αναγνώριζαν ως έγκυρο ένα πείραμα χρηματοδοτούμενο ιδιωτικά και εκτελεσμένο από αυτοδίδακτους γενικολόγους αντί για ακαδημαϊκούς με διδακτορικά.

Επιπλέον, επειδή η κοινή γνώμη έβλεπε το εγχείρημα ως «γυάλινη κιβωτό» ή πρότυπο διαστημικής αποικίας, οι βιοσφαιριανοί κατηγορήθηκαν για «απάτη» όταν χρειάστηκε κάποιος να νοσηλευτεί λόγω τραυματισμού ή όταν προστέθηκε οξυγόνο τεχνητά. Σήμερα τέτοιες αντιδράσεις πιθανόν θα ήταν διαφορετικές.

Η αρνητική εικόνα στα μέσα ενημέρωσης αλλά και οι διαφωνίες σχετικά με τη διαχείριση μετά τη λήξη του αρχικού πειράματος δημιούργησαν δυσκολίες στους υπεύθυνους. Το Biosphere 2 πέρασε τελικά στη διαχείριση του Pανεπιστημίου Columbia, ενώ σήμερα ανήκει στο Pανεπιστήμιο Αριζόνα.

Οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι το Biosphere 2 προσφέρει μοναδικές δυνατότητες: επιτρέπει την αναπαραγωγή μελλοντικών συνθηκών – όπως αυτές της κλιματικής αλλαγής – ώστε να παρακολουθούνται οι αντιδράσεις των οργανισμών σε πραγματικό χρόνο.

Biosphere 2 σήμερα: Εργαστήριο για την κλιματική αλλαγή

Σήμερα, το τροπικό δάσος του Biosphere 2 φιλοξενεί πειράματα σχετικά με την ανθεκτικότητα των οικοσυστημάτων στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Μια πρόσφατη μελέτη αύξησε τη θερμοκρασία βρίσκοντας πως τα δάση αντέχουν περισσότερο στη ζέστη παρά στην ξηρασία· μια περίοδος ξηρασίας 70 ημερών, υπό τη διεύθυνση της οικολογικής Christiane Werner (Pανεπιστήμιο Freiburg, Γερμανία), έδειξε ότι κάποια δέντρα επιβιώνουν αξιοποιώντας βαθύτερα στρώματα υγρασίας ενώ εκλύουν περισσότερες μονοτερπένιες – ουσίες που μπορεί να συμβάλουν στον σχηματισμό βροχοφόρων νεφών.

Tο κοραλλιογενές ύφαλο αποτέλεσε χώρο πρωτοποριακών ερευνών πάνω στην επίδραση της αυξημένης οξύτητας των ωκεανών στην ανάπτυξη των κοραλλιών. Σήμερα δοκιμάζονται λύσεις όπως προβιοτικά ή προσαρμογή των κοραλλιών στη ζέστη πριν μεταφυτευτούν στον ύφαλο ώστε να γίνουν πιο ανθεκτικά στις θερμικές καταπονήσεις.

Ο Adams ευελπιστεί ότι το Biosphere 2 θα συμβάλει στην οικολογία όσο ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων στη φυσική ή το τηλεσκόπιο James Webb στην αστρονομία.

Tελικά όμως η σημασία του Biosphere 2 δεν περιορίζεται στη γνώση για τα οικοσυστήματα αλλά εμπνέει όλους μας ώστε να προστατεύσουμε τον μοναδικό μας βιώσιμο κόσμο: τη Γη – γιατί όλοι είμαστε κατά κάποιον τρόπο βιοσφαιριανοί.

Πηγή: bbc.com