Desde la distancia, la Biosfera 2 aparece desde los cactus y la creosota del desierto de Sonora como un oasis reluciente, las colonias de vidrio y estructuras blancas brillantes. A pesar de estar fuera de Tucson, Arizona parece casi una colonia en otro planeta.
Cuando uno de los 100,000 visitantes anuales de la instalación que abole en el interior, ven el mundo entero, desde la selva tropical, brillando en 50 tonos de vida verde y abolitoria, hasta un océano experimental en miniatura. Según el final de la gira, el visitante llega a un experimento relativamente árido llamado Observatorio para la evolución de los paisajes, donde la vida está luchando por establecer en una roca volcánica esquiada, originalmente explícitamente explícitamente de un antiguo volcán en Arizonan.
Son estas pendientes de rocas, donde la vida se coloniza y se convierte en un paisaje pesado, que nuestro equipo piensa que la clave del futuro de la humanidad es, tanto en la Tierra como finalmente, en otros mundos.
La biosfera 2 se conoció por primera vez como el experimento humano en la década de 1990 selló a un grupo de ocho investigadores en sus 3 hectáreas de diferentes ecosistemas dos largos años. El objetivo era experimentar con la sostenibilidad del sistema ambiental cerrado para mantener la vida humana en el espacio. Hoy, somos: tráfico ecológico global, astrónomo y un estudiante de doctorado que se especializa en biogeoeequemistry microbiana, junto con nuestro equipo de colegas, 2 en una cama de prueba para comprender cómo la vida transforma los paisajes, desde áreas locales hasta todos los planetas.
Esperamos usar lo que aprendemos para ayudar a preservar la diversidad biológica, acceder a la comida dulce y la seguridad alimentaria. Para abordar estos problemas, debemos entender cómo unirse, rocas, agua y microbios juntos viajan en la transformación de paisajes, desde escalas locales a planetarias.
Detrás de la Tierra, estos mismos principios se relacionan con el desafío de la información toral: la ciencia sobre la provisión de otros mundos para mudarse.
Cómo la vida en la tierra afecta el suelo
La vida no se sienta solo en la superficie de la tierra. Los organismos están profundamente influenciados por la geología del planeta, así como por la composición de la atmósfera. La biología puede convertir entornos infértiles en ecosistemas residenciales.
Esto sucedió con la evolución de las cianobacterias, los primeros organismos microscópicos para usar fotosíntesis que producen oxígeno. Cianobacteria bombeó oxígeno en la atmósfera de 2 mil millones a 3 mil millones de años.
El oxígeno atmosférico, a su vez, ha permitido un nuevo metabolismo superpoderador de la vida llamado aeróbico o el uso de respiración con oxígeno. La respiración aeróbica produjo tanta energía que se convirtió en la forma dominante para que los organismos necesiten la energía necesaria para la vida, y eventualmente permiten la vida multietapia.
Las cianobacterias permitieron a los organismos tomar oxígeno y producir energía, lo que ha permitido una vida más compleja.
Además, el oxígeno producido por la fotografía y llegó a la atmósfera superior, formando otro tipo de oxígeno conocido como ozono, que, protegiendo la superficie de la Tierra de esterilizar la radiación ultravioleta, permitió que la vida se expandiera a la Tierra.
La biología ha transformado el planeta cuando la vida se extendió a la tierra hace 400 millones de años antes de que el incentivo biológico sea un proceso químico y geológico conocido como Time Drive. La determinación aparece cuando el dióxido de carbono en la atmósfera está reaccionando químicamente con material en la superficie de la Tierra, como rocas, minerales y agua, para crear suelos para apoyar los nutrientes y otras organizaciones vivas.
El clima alcanzó la primera vez impulsado por procesos puramente físicos y químicos. Sin embargo, una vez que las plantas se extienden desde el océano hasta la tierra, sus raíces inyectaron dióxido de carbono directamente en el suelo donde las reacciones climáticas eran más fuertes. Este proceso ha extraído dióxido de carbono de la atmósfera. Los niveles más bajos de dióxido de carbono en la atmósfera fueron enfriados por el país, convirtió el planeta en un clima más moderado, como el que disfruta de la vida hoy.
A medida que los organismos colonizan nuevos paisajes
Cuando la vida coloniza un nuevo paisaje previamente infértil, lanza el proceso de sucesión principal. En este proceso, los primeros organismos biológicos, los microbios simples, se expanden en comunidades interactivas hechas de diferentes tipos de organismos, que aumentan la complejidad y la biodiversidad, porque cambian y se adaptan a su nuevo entorno.
Estos microbios reaccionan por aire y roca a través de la fotosíntesis y la respiración para producir moléculas orgánicas llamadas metabolitos. Los metabolitos pueden cambiar el suelo, lo que le permite apoyar plantas más grandes. Las plantas más grandes que luego aparecen estructuras complejas, como raíces y hojas que regulan el flujo de agua, y contribuyen a la línea de tiempo. Al final, las personas pueden compartir algunas de estas plantas para cultivos alimenticios.
El observatorio de paisajes para el paisaje Biosfera 2 es ideal para un estudio cuidadoso de cómo funcionan el tiempo y la sucesión primaria juntos. Esos procesos ocurren en una pequeña escala molecular, pero parecen importantes solo a través de grandes áreas.
El observatorio para la evolución de los paisajes en la biosfera 2 presenta basalto triturado en el basalto agrupado desde un cráter volcánico. Daniel Oberhaus / Vikimedia Commons, CC BI-SA
Evolución del paisaje El Observatorio tiene ambas colinas más altas que cualquier experimento en el mundo y las piedras trituradas son más simples y uniformes que casi cualquier entorno natural. Estas características significan que las mediciones moleculares son consistentes y comprensibles, incluso en diferentes lugares en la mayoría de las colinas.
Los observadores consisten en tres colinas que cubren 300 metros cuadrados que parecen tres préstamos gigantes en cajones hechos de acero, llenos de roca triturada en lugar de suelo fértil. La lluvia que cae sobre ellos en la superficie y fluye por la pendiente para driblar a lo largo del borde inferior, donde fue capturada y medida cuidadosamente por su contenido químico y biológico.
Utilizamos herramientas biológicas para comprender cómo los microbios y las plantas simples son más anchas en los alquiler de alquiler de roca de roca más grande, originalmente desnudo y triturado. Estas técnicas incluyen metagenómica, que pueden identificar todas las formas de formas de vida microbiana en colinas y metabolomas, que pueden analizar las moléculas orgánicas que los microbios y las plantas producen y usan en sus interacciones y el medio ambiente.
Ponemos todo esto, vemos que las colonias de bacterias fotosintinizantes inician el patrimonio en el Observatorio para la evolución de los paisajes. Críticos, estas cianobacterias - descendientes de los mismos organismos que dieron oxígeno terrenal - capturaron material sustancialmente nutritivo, nitrógeno del aire. Una acumulación de nitrógeno abarca el camino hacia el musgo, plantas simples sin raíces) para unirse a ellas.
Estas bacterias de musgo comunitaria ahora se extienden gradualmente por las colinas del Observatorio, preparando el camino para la siguiente fase: la colonización a plantas más grandes con raíces.
Aprender cómo se funda la vida y luego tiene éxito en el paisaje sin vida, seremos inspeccionados para abordar los problemas clave con los científicos de hoy. Por ejemplo, cuando la vida se forma en un nuevo panorama se expande y se diversifica con éxito, nos dicen cómo se ha preservado la biodiversidad.
Cuando estos organismos en crecimiento se transforman de la forma en que el paisaje usa agua, nos dan lecciones para usar agua. Y cuando las plantas encuentran una manera de productiva en condiciones estresantes, nos dan ejemplos para aumentar su propia seguridad alimentaria que depende de la planta.
Implicaciones para Marte
El país no es el único planeta en el que podemos aplicar nuestros hallazgos. Hoy, Marte, a diferencia de la tierra, es un desierto estéril y sin vida. Pero una vez, era más cálido, más húmedo y, así como la tierra temprana, puede haber alojado organismos vivos primitivos hace unos mil millones de años.
Mientras que la roca en el Observatorio para la evolución de los paisajes proviene del volcán de Arizona, el basalto es el mismo tipo de roca ubicada en la superficie de la Luna y Marte.
Países como Estados Unidos y el plan de chino para aterrizar en Marte Land, y SpaceX tiene un plan de grandiosos para enviar un millón de colonos allí. Si las personas esperan cultivar plantas en la superficie del planeta rojo, aprender a crear sucesión temprana se mostrará crucial.
Antes de que la colonización de Marte pueda ocurrir en gran medida, el alcance sostenible, el primer paso es cultivar plantas y crear alimentos para la vida humana. Es decir, necesitamos resolver lo que podría llamarse un "problema de Matt Damon", después del actor de la película "marciano". Para sobrevivir, su personaje tuvo que aprender rápidamente para cultivar cultivos alimenticios (papas) en Marte.
En "marciano", el personaje de Matt Damon Mark Vatinei tuvo que entender cómo cultivar alimentos y sobrevivir a un planeta rojo infértil estéril, un ambiente grosero. Fox siglo XX
El personaje de Matt Damon probablemente no sobreviviría sobre el verdadero Marte, porque su área se llamaba rol, demasiado llena de sal y productos químicos tóxicos, como un perclorato de papa, o la mayoría de las plantas en forma de tierra, para crecer.
En la observación del paisaje, nos centramos en experimentos en cámaras que simulan el entorno marciano para preguntar qué se abolirá para la desintoxicación del suelo de Marte para que los microbios y las plantas puedan vivir allí.
Un enfoque inicial es el uso de bacterias que reducen el perclorato, reclutado de entornos extremos en el suelo, para convertir un perclorato en cloruro inofensivo.
De esta manera, los experimentos en la biosfera 2 informan la ciencia de Mars Teraform. Junto con el progreso realizado en otras áreas, como encontrar las formas de hacer que Marte sea lo suficientemente cálido como para mantener el agua líquida, la renovación de un ambiente infértil en la Tierra podría ser la clave para vivir algún día en Marte.
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