Biosphere II

生物球二號  

  • 余創豪

初訪生物球二號

自從於一九六九年人類登陸月球之後,太空旅行,甚至是太空殖民,開始成為一個可能的夢想。在一九九一年至一九九四年,一群美國科學家在亞歷桑拿州進了一個名為「生物球二號」(biosphere II)的實驗,目的是為火星殖民鋪路。

「生物球二號」是什麼東西呢?「生物球一號」又在那堜O?所謂「生物球」,是一個能夠供應生命所需、而又可以自給自足的系統,地球就是生物球一號。太空殖民的挑戰之一,是供應殖民者糧食、氧氣、和其它維持生命的必須品,設立生物球二號的意義,就是去模擬生物球一號,建立一個自給自足的系統。

在一九八零年代末期,一群科學家在亞歷桑拿州聖諭(Oracle)市建造了一個溫室式的封閉系統,在 一九九一年建築工程完成之後,四男四女進入生物球二號居住兩年,他們要與外界隔絕,一切氧氣、糧食、用水,都必須循環使用(recycle)。可是,在實驗期間生物球二號居民卻嚴重地缺糧缺氧,他們必需通過外間接濟,才可生存下去,這當然違背了生物球二號實驗的原意。兩年之後,另一批人進住生物球二號,這一次只消半年便取消了計劃。在一九九五年哥倫比亞大學接收了生物球二號,繼續進行研究之餘,還將生物球二號開放給公眾參觀。

到底是什麼原因,令這充滿雄心的太空殖民實驗失敗呢?哥倫比亞大學用什麼方法令這研究計劃起死回生呢?古語有云:「讀萬卷書,不如行萬里路。」 聖諭市跟我的住處相距只有二百哩,於是,在九年前,亦即是公元二千年,我決定親身去看個究竟。

生物球二號是一個佔地三畝的龐然大物,建築材料主要是金屬支架與玻璃窗幕,看上去充滿科幻感,但遍佈生物球二號堶悸煽茠哄A更使人生起世外桃源的幻想,雖然我不懂植物學,但是仍不禁讚嘆眼前的奇景,這裡有移植自熱帶、溫帶不同地區的植物,不到半小時,我已經穿過了「亞瑪遜森林」、「亞歷桑拿沙漠」、「馬來亞椰林」…。

我感到奇怪,為什麼遍佈三畝地的豐富資源,竟然無法維持八個人的生命呢?導遊解釋:「實驗者面對的問題之一,是生物球二號堶惜G氧化碳不斷增加,氧氣卻不斷減少,長久以來,這難題一直是個謎,後來科學家找出了原因:為了保証植物有足夠養料,帶入生物球二號的泥土都十分肥沃,可是沃土卻有大量微生物,牠們也吸取氧氣、呼出碳氣。」

唉!自以為是地球主人的人類,一直以為所有資源都是為人而設,誰想到微生物也要分一杯羹呢?其實,其他地球住客也有享用泥土、空氣的權利,我不禁佩服中國儒家「民胞物與」的哲學、道家「等萬物」的精神、和佛家尊重其他生命的態度。

導遊繼續說:「另一個問題是:雖然泥土十分肥沃,不少植物卻異常柔弱,這疑團困擾了科學家一段時間,最後他們發現:植物需要風吹才能強壯,在完全封閉的溫室內,養尊處優的少爺千金,自然潺弱不堪。」古人說:「疾風知勁草。」原來這是與科學吻合的睿智洞見。

導遊還補充:「在這極度惡劣的生存環境,所有帶進生物球二號的飛鳥、動物和昆蟲都死掉,除了蟑螂和螞蟻之外。」蟑螂和螞蟻,都是人類瞧不起的生物,牠們既微小、又醜陋,但是,在惡劣環境中,牠們卻比起其他龐大和好看的生物,更具堅忍精神及適應能力。俗語有云:「螻蟻尚且偷生。」螻蟻真的有最頑強之生命力!再一次,現代西方科學印証了中國古人的智慧。

可是,我的好奇心仍未滿足,既然生物球二號有那麼多問題,哥倫比亞大學又如何接續研究呢?導遊笑著回答:「哥倫比亞大學接手生物球二號之後,已經放棄了太空殖民的研究,現在生物球二號的使命,是研究地球的自然生態。正如上述,生物球二號是一個儲藏大量二氧化碳的溫室,這正好用來研究地球的溫室效應。」

好一個將錯就錯、死馬當活馬醫!所謂「溫室效應」,就是現代工業文明製造了大量二氧化碳,那些碳氣積聚在大氣層,令太陽射入地球的熱力難以散發,形成地球的溫度逐漸上升,結果冰雪溶解、水平線升高,沿海城市受到淹沒的威脅。

導遊指出:「我們觀察二氧化碳在這裡會造成什麼破壞,生物球二號內有一個模擬海洋,我們發現了二氧化碳對珊瑚礁的破壞,比想像中嚴重得多。」我驚叫起來:「那麼碳氣對人類健康會構成什麼壞影響?我們在這裡已經超過一小時?我會否中二氧化碳毒?」


生物球二號堶惘頃甡嶽洋,海水是由太平洋搬過來的。

導遊笑說:「我們也研究怎樣去減低溫室效應。科學家發現了種植木棉樹是對抗溫室效應之良方,因為它生長快速,而且可以吸收大量二氧化碳,你正站在木棉樹下。」我鬆了一口氣,跟著對木棉樹揮手,以示謝意。

不過,在離開生物球二號時,我的好奇心仍未滿足,為什麼只消兩年半,生物球二號計劃原先的參與者便放棄了太空殖民的研究呢?美國由二次大戰後研究德國的V2火箭,至一九六零年代的太陽神計劃,前後花了二十多年,其間墜毀無數火箭,甚至有兩名太空人被燒死。無論如何,在鍥而不捨下,美國人終於成功地登陸月球。生物球二號的淺嘗即止,不似是一貫之美國精神。

由太空旅行與殖民,我聯想起在十五、十六世紀歐洲人的航海探險與海外殖民,當時海員面對的封閉環境,與十年前的生物球二號有點相似,船隻在茫茫大海中毫無補給,往往海員幾個星期、甚至幾個月都看不到陸地。當麥哲倫(Magellan)作出環球航行之壯舉時,他的船隊在太平洋缺水缺糧,有些船員餓死,三分一水手無力走動,每人只可配給至每日喝一口水。探險隊還要面對其它天災人禍,如風暴、戰鬥等,麥哲倫艦隊出發時有五艘船和二百六十五人,回去時只剩下一艘船和十八人,麥哲倫雖然貴為領隊,但也客死異鄉。

航海探險的代價,比起探險外太空還要鉅大,然而歐洲人仍然堅持到底。生物球二號,何時才能夠展示出堅韌的生命力呢?筆者心中的疑團,在九年之後才得以解開。

再訪生物球二號

常言道:「十年人事幾番新。」九年之後的今天,生物球二號已經易手。二零零五年,生物球二號的業主宣告要賣掉這片土地,業主不排除科學研究以外的其他用途,例如興建酒店、度假村。兩年之後,一間發展公司購入了土地權,果然,發展公司宣布將會興建一千五百間房屋與一間度假酒店,幸好,他們會保留生物球二號。二零零七年六月,亞歷桑那大學取代哥倫比亞大學,成為生物球二號的新管理人。亞歷桑那大學接手生物球二號之後,至今已經兩年,生物球二號現在又是什麼模樣呢?在好奇心驅使之下,幾天前筆者跟家人與朋友再次造訪生物球二號。


生物球二號的科學家設計了一個儀器,可以毋須砍伐樹木而數算到堶悸漲~輪。


 

表面看來,建築物仍然跟從前相同,但亞歷桑那大學強調的訊息卻很不一樣。在開始參觀之前,訪客首先到電影院觀賞一齣介紹短片,在短片中當年參與實驗的一位女士現身說法,那位女士開宗明義地說:「不斷有人重複生物球二號是一個失敗的實驗,如果我再聽見這種說話,我會大聲喊叫。」她解釋:生物球二號是一項令人驚異的偉大工程。坦白說,當筆者聽見這番辯護時,即時的反應是:「跌落地抓起一把泥沙。」不過,後來細心閱讀資料與聆聽導遊的解說,我才恍然大悟。

丹士打(Bill Dempster)是生物球二號的工程系統指導,他甚至說:「生物球二號非常成功!」安士打是以工程角度去衡量生物球二號,這密封系統固若金湯,幾乎沒有任何東西可以滲出去,相反,也幾乎沒有任何東西可以滲透入來,假若沒有這個高度密封的系統,十幾年前二氧化碳上升與氧氣下降的現象便沒有可能被發現出來。說是「幾乎」,這是因為每年生物球二號仍然會洩漏百分之十的氧氣,但請注意,太空穿梭機每一天流失百分之二氧氣。

別以為只要用堅固厚重的建築材料,就可以建立一個密封系統,工程師需要考慮堶悸漁藇y,在亞歷桑那沙漠,夏天時氣溫可以高達華氏一百二十度,在晚上溫度卻會降至七十。眾所週知,熱空氣膨脹上升,冷空氣收縮下降,在一個密封系統堶情A一冷一熱而導致的縮脹,會造成結構性破壞。聰明的丹士打便設計了一個「生物球肺」。

參觀生物球二號的其中一站,就是「生物球肺」,當一行人穿過一條隧道時,我看見隧道上面有一行字:「肺隧道」(lung tunnel),那時候我真是一頭霧水。穿過隧道之後,我們來到一個陰暗而遼闊的空間,在上面掛著一個好像飛碟的龐然大物,我打趣地說:「這是否 Area 51?」導遊解釋:「剛才你們走過的隧道,將熱空氣引入這個空間,膨脹的熱空氣會托起這十五噸重的巨碟,空氣冷卻之後,這巨碟會沉下來,將空氣擠壓,空氣會經過隧道出去。這循環就好像呼吸一般,所以這系統名叫生物球肺。」








我開始明白為什麼這實驗不單止不算失敗,而且可說是成功。設計、興建、維持這個密封系統殊不簡單,人類在累積準備於外太空建立基地的知識上,其實已經邁進一大步。

通過這實驗,心理學家亦加深了對「密封環境心理學」(Confined environment psychology)的認識。十幾年前參與實驗者不歡而散,進入生物球二號之前,有些實驗者還是好朋友,但在堶惚o反目成仇。密封環境導致情緒波動,這並不是什麼新發現,曾經探險南北極的香港著名攝影家李樂詩,指出當她在北極時,有些隊員忍受不了,叫嚷著回家。但生物球二號將密封環境推至極致,忍受不住南北極還可以馬上回家,但身處外太空,卻沒有可能隨時重返地球。密封環境心理學當然沒有包括在實驗的原來項目上面,但平心而論,研究並不應局限在原本的目標,在計劃以外發現新變數,這是意外驚喜。

生物球二號的實驗是成功還是失敗,直至目前為止,仍是爭論不休。無論如何,我不得不佩服亞歷桑那大學對來訪者傳達正面、積極的訊息。若果有一天美國出現了生物球三號,我會毫不詫異。

 

初稿寫於2000.9.8
修改於 2009.7.1


Navigation

Essay Menu

Poem Menu

Short Story Menu

On Cultures and Nations

On Study and Education

On Relationship and Psy

On Writing

On Art

Other Essays

Special Topics

Main menu

Other Authors

Simplified Navigation

Table of Contents

Search Engine

Credit/Copyright ©

Contact Dr. Yu