上面说的只是氧气的问题 , 但是氧气并不是露西遇到的最大问题 。 还有一种我们最熟悉的气体 , 我们也可以说是这种气体的制造机器 , 就是二氧化碳!
在正常的大气浓度下二氧化碳大约400ppm , 即0.04% , 这个浓度不会给我们带来任何问题 。 至于全球性的气候变化 , 也是间接性的给我们带来一些影响 。 但是露西面临的问题是致命的 。
我们都知道二氧化碳在低浓度下无毒 , 但5%的二氧化碳就会致命 , 还记得我们呼出空气中二氧化碳的浓度吗?也是5%!意思就是说 , 你把你呼出去的气体在吸回来 , 肯定活不了!
因此露西只能在房间里呼吸“一次”空气 , 并不能循环呼吸第二次 。 暴露在5%的二氧化碳中一个小时会致死 , 长时间暴露在4%的二氧化碳中也会致死 。
所以要是没有植物 , 露西死于二氧化碳中毒的速度要比死于缺氧快得多 。 她最多只有三天的时间 。
是时候像《火星救援》马特·达蒙(Matt Damon)一样 , 种土豆了!
需要多少植物才能产生足够的氧气供呼吸?只有三天的时间 , 你种什么都来不及!所以露西的房间里就必须事先有很多的植物来维持生命 。 那么在房间里至少需要多少株植物呢?
露西被路过的宇宙飞船救起的几率非常小 , 所以氧气和二氧化碳的浓度必须在很长一段时间内保持稳定 。 有足够的时间等待地面救援 。
使用上文中的数据 , 露西每小时呼吸大约420升空气 , 而空气中大约有20%是氧气 。 露西每小时消耗84升氧气 。 科学家已经计算出 , 平均一片树叶在单位时间内会产生大约5毫升的氧气 。
快速算一下 , 84 / 0.005 = 16800叶 。 一般成熟的室内植物大概有25片叶子 , 总共需要672株 。 为了安全起见 , 最好是取整到700 。
我们每消耗一分子氧气 , 就会呼出一分子额外的二氧化碳 , 而植物恰恰相反 。 这意味着这700个工厂也应该能防止二氧化碳中毒 。
这就是我们简化后的答案!如果我们被困在一个中等大小的密闭房间里 , 先看看四周 , 如果少于700株的室内植物 , 那么后果会很严重!
空间问题当然 , 事情并没有那么简单 。 最明显的问题是 , 这700株氧气工厂将何去何从?有可能有足够的植物来满足你的氧气需求吗?
露西的4米×4米的房间有16平方米的面积 。 选择成熟的室内植物 , 每个方向至少需要25厘米的空间 , 相当于每株植物0.0625平方米 。 按照地面的面积这意味着露西只能放置大约250株植物 。 包括储存食物和水的空间 , 露西连站的地方都没有了 。
因此露西被困的房间就需要是一个垂直农场!墙壁、顶都需要放满植物!
稳定的状态植物并不能以稳定的速度生产氧气 。 植物在生长周期的不同阶段 , 会根据不同的温度产生不同数量的氧气 。 所以露西被困的房间温度波动不能太大!
我们还需要记住 , 大多数温带植物只在白天产生氧气 。 晚上植物会吸收氧气并释放二氧化碳 。
理想情况下 , 房间里的灯需要每天24小时都开着 。
植物的工作方式不尽相同 。许多原产于干旱地区的植物只在夜间呼吸 。 这是一种生存机制 , 因为在白天收缩毛孔可以防止蒸腾作用损失太多水分 。
在24小时的光照下 , 这种植物根本不会产生任何氧气 。
那么 , 露西需要什么样的房间才能挺过这场灾难?她需要被困在一个大小适中的垂直农场里 , 里面至少有700株成熟的室内植物 , 它们都生长在相对湿润的地区 , 每天24小时都必须有光照 。
露西的完美植物-热带大叶!
长远考虑如果露西的房间符合所有这些条件 , 理论上她可以呼吸几周、几个月甚至是几年 。 在更长的时间范围内 , 就必须开始担心房间里的其他变化 。
就像植物和露西一样 , 土壤中的细菌也会呼吸 。 它们会吸入宝贵的氧气并释放更多的二氧化碳 。 植物应该将其再循环为氧气 , 但是并不那么容易!而且房间里的其他材料也会发生氧化反应 , 消耗氧气!
在20世纪90年代 , 有一群科学家和一个富商建造了历史上最大的封闭系统 。 科学家在生物圈2号里呆了两年 , 想看看这个封闭的系统是否能完美的运行 , 维持生命 。
最终的结果是科学家不得不向这个系统里补充氧气 。
为什么?土壤里的细菌吸收氧气产生二氧化碳 , 而二氧化碳又于土壤结合与混凝地基发生反应 , 产生碳酸钙和水 。 这意味着一部分二氧化碳没有被植物吸收 , 没有被转化为氧气 。
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