Biosphere 2: ย้อนรอยโครงการจำลองโลกในทะเลทรายแอริโซนา
สำรวจโครงการ Biosphere 2 ปี 1991 เมื่อมนุษย์ 8 คนใช้ชีวิตในอาคารปิดทึบท่ามกลางทะเลทรายแอริโซนาเพื่อทดสอบระบบนิเวศจำลองและจำกัดแคลอรี
ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง
- โครงการ Biosphere 2 เริ่มต้นเมื่อวันที่ 26 กันยายน 1991 โดยมีลูกเรือ 8 คนเข้าไปอยู่อาศัยในอาคารปิด
- โครงสร้างพื้นที่ 40 เอเคอร์ในรัฐแอริโซนาประกอบด้วยป่าดิบชื้น สะวันนา มหาสมุทร ทะเลทราย และพื้นที่เกษตรกรรม
- ระดับออกซิเจนในระบบลดลงจาก 20.9% เหลือ 14.5% ในเดือนมกราคม 1993 เนื่องจากจุลินทรีย์และปูนซีเมนต์
- โครงการนี้กลายเป็นการศึกษาด้านการแพทย์เกี่ยวกับการจำกัดแคลอรีและผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์
ในปี 1991 บุคคล 8 คนได้ก้าวเข้าสู่ Biosphere 2 โครงสร้างเรือนกระจกขนาดมหึมาในทะเลทรายแอริโซนา ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อทดสอบว่ามนุษย์สามารถดำรงชีวิตภายในระบบนิเวศที่ปิดสนิททางวัสดุได้หรือไม่ โครงการนี้ริเริ่มโดย Space Biospheres Ventures โดยมีแนวคิดที่จะผสานวิศวกรรมนิเวศเข้ากับต้นแบบสำหรับการอยู่อาศัยในอวกาศระยะยาว ภายในอาคารแห่งนี้ได้รวบรวมทั้งป่าดิบชื้น สะวันนา ทะเลทราย มหาสมุทร พื้นที่เกษตรกรรม ห้องปฏิบัติการ และที่พักอาศัยไว้ภายใต้หลังคาเดียวกัน สิ่งที่เกิดขึ้นภายในระยะเวลาสองปีต่อมาได้สะท้อนให้เห็นถึงความซับซ้อนของการเชื่อมโยงระหว่างระบบนิเวศ สถาปัตยกรรม เทคโนโลยี และมนุษย์เมื่อไม่มีทางหนีออกไปได้
แนวคิดเบื้องหลังโครงการนี้เกิดขึ้นในช่วงยุคที่เต็มไปด้วยความคาดหวัง ซึ่งแนวคิดเรื่องนิเวศวิทยา วัฒนธรรมทางเลือก ทฤษฎีระบบ และการสำรวจอวกาศเริ่มหลอมรวมเข้าด้วยกัน John P. Allen ร่วมมือกับ Edward P. Bass นักธุรกิจและผู้ใจบุญชาวเท็กซัส พัฒนาโครงการนี้ขึ้นโดยมีความเชื่อว่าระบบนิเวศที่ถูกกักเก็บไว้สามารถศึกษาได้ในสเกลที่ใหญ่พอที่จะรองรับมนุษย์ได้ ความทะเยอทะยานในขณะนั้นมีทั้งในระดับโลกและระดับอวกาศ นั่นคือการทำความเข้าใจวัฏจักรของโลกผ่านการจำลองขนาดจิ๋ว พร้อมทั้งสำรวจว่าหลักการที่คล้ายคลึงกันนี้จะสามารถสนับสนุนการใช้ชีวิตของมนุษย์บนดวงจันทร์หรือดาวอังคารได้หรือไม่ในอนาคต
ข้อเสนอดังกล่าวทำให้ตัวอาคารกลายเป็นส่วนหนึ่งของการทดลอง Biosphere 2 ซึ่งก่อสร้างขึ้นในเมืองออราเคิล รัฐแอริโซนา ระหว่างปี 1987 ถึง 1991 อยู่ภายในโครงสร้างเหล็กและกระจกที่มีปริมาตรบรรยากาศประมาณ 200,000 ลูกบาศก์เมตร พร้อมด้วยแผ่นซับสแตนเลสใต้พื้นที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันการแลกเปลี่ยนที่ไม่สามารถควบคุมได้กับดินและน้ำโดยรอบ นอกจากนี้ยังมีระบบท่อ ปั๊ม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ระบบอากาศ และโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการรีไซเคิลน้ำซ่อนอยู่เบื้องล่าง
ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง
เนื่องจากโครงสร้างที่ปิดสนิทได้รับความร้อนและความเย็นภายใต้แสงแดดของรัฐแอริโซนา บรรยากาศภายในจึงเกิดการขยายตัวและหดตัว วิศวกรจึงติดตั้งห้องปรับปริมาตรขนาดใหญ่สองห้องที่เรียกว่า 'ปอด' (lungs) เพื่อช่วยควบคุมแรงดันอากาศภายในระบบ ระบบนี้เป็นเครื่องเตือนใจว่า Biosphere 2 ทำหน้าที่เป็นเสมือนเครื่องจักรสำหรับจัดการฟิสิกส์บรรยากาศควบคู่ไปกับการเป็นโลกใบจิ๋ว
โครงการนี้พยายามที่จะบีบอัดความหลากหลายทางชีวภาพให้อยู่ในพื้นที่ที่ค่อนข้างจำกัด พื้นที่เกษตรกรรมถูกจัดเตรียมไว้เพื่อให้ผลผลิตอาหารส่วนใหญ่แก่ลูกเรือ ขณะที่พื้นที่อยู่อาศัยและห้องปฏิบัติการถูกผสานเข้าไว้ในสภาพแวดล้อมปิดเดียวกัน กลยุทธ์พื้นฐานคือการสร้างความซับซ้อนทางชีวภาพให้มากพอที่ระบบนิเวศจะเริ่มจัดระเบียบตัวเองได้ แต่การทดลองกลับแสดงให้เห็นอย่างรวดเร็วว่าความหลากหลายทางชีวภาพไม่สามารถถูกประกอบขึ้นจากรายชื่อสายพันธุ์แล้วคาดหวังว่าจะจำลองความสัมพันธ์ของระบบนิเวศที่โตเต็มที่ได้
หลังจากลูกเรือชุดแรกเข้าสู่พื้นที่ปิดเมื่อวันที่ 26 กันยายน 1991 ความเข้มข้นของออกซิเจนเริ่มลดลงอย่างต่อเนื่อง จนถึงเดือนมกราคม 1993 ออกซิเจนในบรรยากาศลดลงจากประมาณ 20.9 เปอร์เซ็นต์เหลือ 14.5 เปอร์เซ็นต์ สภาพแวดล้อมดังกล่าวสร้างความกดดันทางสรีรวิทยาอย่างมากต่อลูกเรือ และในที่สุดก็จำเป็นต้องมีการเติมออกซิเจนเข้าไปในระบบที่ควรจะปิดสนิท ปัญหาไม่ได้เกิดจากการที่พืชผลิตออกซิเจนน้อยเกินไปเท่านั้น แต่ระบบนิเวศเทียมยังมีสารอินทรีย์จำนวนมหาศาลอยู่ในดิน ซึ่งจุลินทรีย์ได้ใช้ออกซิเจนในการหายใจและผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา
การจำลองระบบปิดเช่น Biosphere 2 สะท้อนให้เห็นความเปราะบางของการพึ่งพาอาศัยกันระหว่างสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมทางกายภาพ เช่น ปูนซีเมนต์และจุลินทรีย์ในดิน ซึ่งเป็นตัวแปรที่นักวิทยาศาสตร์ในยุค 90 อาจประเมินผลกระทบต่ำไป บทเรียนนี้กลายเป็นรากฐานสำคัญในการศึกษาวิศวกรรมระบบนิเวศและการวางแผนภารกิจสำรวจอวกาศในระยะยาวในปัจจุบัน
การใช้คอนกรีตในการก่อสร้างเป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่ยังไม่ได้คำนวณอย่างเพียงพอ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการหายใจของจุลินทรีย์ทำปฏิกิริยากับสารประกอบแคลเซียมในคอนกรีตของอาคาร ส่งผลให้ก๊าซส่วนหนึ่งถูกดูดซับออกจากบรรยากาศ ทำให้เกิดความไม่สมดุลที่ออกซิเจนยังคงลดลงอย่างต่อเนื่องในขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ไม่คงอยู่ในอากาศ
ความล้มเหลวทางชีวภาพอื่นๆ ก็เกิดขึ้นเช่นกัน แมลงผสมเกสรและสัตว์มีกระดูกสันหลังหลายชนิดที่ถูกนำเข้ามาได้หายสาบสูญไป ในขณะที่สายพันธุ์ฉวยโอกาสอย่างมดและแมลงสาบกลับแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็ว เถาวัลย์ที่รุกรานได้แพร่กระจายไปทั่วป่าดิบชื้น และการผลิตพืชผลเผชิญกับความยากลำบากเนื่องจากการผสมเกสร ศัตรูพืช โรค สภาพอากาศ และแสงที่มีอยู่มีปฏิสัมพันธ์ในรูปแบบที่ยากจะคาดเดา
ที่มา: designboom
พบข้อมูลผิดพลาดในบทความนี้? แจ้งปัญหาบทความนี้
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น