第41章 8.3 人與綠藻息息相關

下一個問題顯然是：這種與外界流動隔絕的玻璃瓶，到底要多大、裡面要裝些什麼樣的活物，才能保障人在裡面生存？ 當人類的冒失鬼們冒險穿越地球大氣這個柔軟的瓶壁的時候，上述的學術問題就具備了現實意義。你能通過保證植物持續存活，來讓人類在太空裡像蝦在生態球裡一樣持續存活嗎？你能把人也封閉在一個受到日光照射、有充足的活物的瓶子裡，讓他們相互利用彼此的呼吸嗎？這是一個值得動手去探尋的問題。 小學生都知道，動物消耗植物產出的氧氣和食物，植物則消耗動物產出的二氧化碳和養料。這是一個美好的鏡像：一方生產另一方所需要的東西，就好像蝦和水藻那樣，彼此服務。也許，可以按照植物和哺乳動物對等的要求，以一種正確的方式把它們搭配在一起，它們就能夠相互扶持。也許，人也能在一個封閉的容器裡找到適合自己的生物體化身。

第一個足夠瘋狂來做這個嘗試性實驗的人，是一名莫斯科生物醫學問題研究所的俄羅斯研究員。在對太空研究熱火朝天的頭些年裡，葉夫根尼·舍甫列夫於1961年焊了一個鐵匣子，匣子的大小足以把他還有8加侖的綠藻裝進去。舍甫列夫的精心計算表明，8加侖的小球藻在鈉燈的照射下可以產生足夠一個人使用的氧氣，而一個人也可以呼出足夠8加侖的小球藻使用的二氧化碳。方程的兩邊可以相互抵消成為一體。所以，從理論上說，應該是行得通的，至少紙面上是平衡的，在黑板上的演算也非常完美。 但在這個氣密的鐵倉裡，情況卻全然不同。你不能憑理論呼吸。假如綠藻發育不良，那天才的捨甫列夫也得跟著倒霉；反之，如果舍甫列夫玩完了，那綠藻也活不下去。換句話說，在這個匣子裡，這兩個物種幾乎是完全共棲的關係，它們自身的生存完全依賴對方的存在，而不再依賴外部那個由整個星球擔當、以海洋、空氣以及各種大小生物構成的巨大的保障網絡。被封閉在這個艙裡的人和水藻，實際上已經脫離了由其他生命編織起來的寬廣網絡，形成一個分離的、封閉的系統。正是出於對科學的信念，幹練的捨甫列夫爬進了艙室並封上了門。

綠藻和人堅持了整整一天。在大約24個小時的時間中，人吸入綠藻呼出的氣息，綠藻吸入人呼出的氣息。之後腐敗的空氣把舍甫列夫趕了出來。在這一天臨近結束的時候，最初由綠藻提供的氧氣濃度迅速降低。在最後一刻，當舍甫列夫打破密封門爬出來的時候，他的同事們都被他的小屋裡的那令人反胃的惡臭驚呆了。二氧化碳和氧氣倒是交換得頗為和諧，但是綠藻和舍甫列夫排出的其他氣體，比如甲烷、氫化硫以及氨氣，卻逐漸污染了空氣。就好像寓言中那個被慢慢燒開的水煮熟的快樂青蛙，舍甫列夫自己並沒有註意到這種惡臭。 舍甫列夫帶有冒險色彩的工作，受到了遠在北西伯利亞的一個秘密實驗室中的其他蘇聯研究人員的嚴肅對待，後者繼續做了舍甫列夫的工作。舍甫列夫自己的小組能夠讓狗和老鼠在綠藻系統中生存最長7天。他們不知道，大約在同一時間，美國空軍航空醫學學院把一隻猴子關進了由綠藻製造的大氣裡50個小時。在此之後，舍甫列夫他們把一桶8加侖的小球藻放在一個更大密封室裡，並且調節了綠藻的養料以及光線的強度，創造了一個人在這個氣密室裡生存30天的記錄！在這個特別持久的過程中，研究人員發現綠藻和人的呼出物並不完全相稱。要想保持大氣的平衡，還需要使用化學濾劑去除過量的二氧化碳。不過，讓科學家們感到鼓舞的是，臭臭的甲烷的含量，在12天之後就穩定下來了。

到了1972年，也就是十多年之後，這個蘇聯的研究團隊，在約瑟夫·吉特爾森的帶領下，建立了能夠支撐人類生存的第三版小型生物棲息地。俄國人管它叫生物圈3號。它的里面很擁擠，僅可供三人生存。 4個小氣密室裡裝進了好幾桶無土栽培的植物，用氙氣燈照射。盒裝的人在這些小房間裡種植、收穫那些俄羅斯出產的作物——土豆、小麥、甜菜、胡蘿蔔、甘藍、水蘿蔔、洋蔥和小茴香。他們的食物一半來自這些收穫的作物，包括用小麥做出的麵包。在這個擁擠、悶熱的密封暖房裡，人和植物相依為命共同生活長達6個月之久。 這個匣子其實還不是完全密封的。它密封的空氣倒是沒有氣體交換，但它只能再循環95%的水。蘇聯科學家事先在裡面存儲了一半的食物（肉類和蛋白質）。另外，生物圈3號不能對人類的排泄物或者廚房垃圾進行回收；生物圈3號的住客只得把這些東西從匣子裡排放出去，這樣也就排出了某些微量元素和碳。

為了避免所有的碳都在循環中流失，居民把死掉的植物中那些不能吃的燒掉一部分，把它變成二氧化碳和灰燼。幾個星期裡房間就積累了不少微量氣體，源頭各有不同：植物、建材還有居民自己。這些氣體有些是有毒的，而當時的人們還不知道如何回收這種氣體，於是，只好用催化爐把這些東西“燒”掉。 當然，NASA對在太空為人類提供食物和住所也非常感興趣。 1977年，他們發起了一個持續至今的計劃：受控生態生命保障系統。 NASA採用的是簡約式的方法：尋找能夠生產出人類消耗所必需的氧氣、蛋白質以及維他命的最簡單的生命形式。事實上，正是在擺弄這些基本系統的過程中，身為NASA一員的曹恆信偶然發現了雖然有趣但在NASA眼中並不是特別有用的蝦/藻搭配。

1986年，NASA啟動了麵包板計劃。這個計劃的目的是在更大的範圍內實現那些在桌面上獲得的試驗結果。麵包板計劃的管理人找到一個“水星號”宇宙飛船遺留下來的廢棄的圓筒。這個巨大的管狀容器，曾經用作安在“水星號”火箭頂尖上的小型太空艙的壓力測試室。 NASA給這個雙層結構的圓柱體外面添加了通風和給排水管道系統，把裡面改裝成帶有燈具、植物和循環養料架的瓶裝住宅。 與蘇聯的生物圈3號試驗的辦法一樣，麵包板計劃利用更高等的植物來平衡大氣、提供食物。一個人一天能勉強下嚥的綠藻實在有限，而且，就算一個人只吃綠藻，小球藻每天能為人類提供的養分也只達到人類所需的十分之一。正是這個原因，NASA的研究人員才放棄了綠藻系統而轉向那些不僅能清潔空氣，而且還能提供食物的植物。

看起來每個人都不約而同想到了超密集栽培。超密集栽培能夠提供真正能吃的東西，比如說小麥。而其中最可行的裝置，就是各種水培裝置，也就是把水溶性的養料通過霧、泡沫的形式傳輸給植株，或者用薄膜滴灌的方式給那些遮蓋了塑料支撐架的萵筍之類的綠葉植物輸送養分。這種精心設計的管道裝置在狹窄的空間生產出密集的植物。猶他州大學的弗蘭克·索爾茲巴利找到了不少精確控制的辦法，把小麥生長所需的光照、濕度、溫度、二氧化碳含量以及養料等控制在最佳狀態，將春小麥的種植密度擴大了100倍。根據野外試驗的結果，索爾茲巴利估算出在月球基地之類的封閉環境下每一平方米超密集播種的小麥能夠產出多少卡路里。他的結論是，“一個美式橄欖球場大小的月球農場能夠供養100名月球城居民”。

100個人就靠一個足球場大小的蔬菜農場過活！這不就是杰弗遜的那個農業理想國的願景嗎！你可以想像一下，一個近鄰的星球聚居著無數帶有超大圓頂的村莊。每一個村莊都可以為自己生產食物、水、空氣、人以及文化。 然而，NASA在創造封閉的生存系統方面給許多人的感覺是，過於小心謹慎、速度緩慢得令人窒息，而且簡約到了令人無法容忍的程度。事實上，NASA這個“受控生態生命保障系統”可以用一個很貼切的詞來形容：“受控”。 而我們需要的，卻是一點點的“失控”。