本文最初發表在 對話。 該出版物將文章貢獻給Space.com 專家聲音：專家和見解。
距離 生物圈2 它從索諾蘭沙漠的仙人掌和科索沃出現，當時是閃閃發光的綠洲，玻璃殖民地和明亮的白色結構。儘管就在圖森外面 亞利桑那，，，， 它看起來像是另一個星球上的殖民地。
當對象的每年100,000名遊客中的一位進入內部時，他們看到了整個世界 – 從熱帶雨林中看到50種綠色的陰影，並在微型，實驗性的海洋中充滿了生命。在比賽結束時，訪客進行了一個相對貧瘠的實驗，稱為 景觀進化天文台生活正在努力解決的地方 火山量 最初是由古老的亞利桑那州火山灑落的。
正是這些岩石斜坡，生活正在殖民和改變艱難的景觀，我們的團隊認為這是人類未來的關鍵 – 兩者都在 地球 最後，在其他世界。
生物圈2首先被聞名 1990年代的人類實驗 這使一組八個研究人員在其3公頃的不同生態系統中封鎖了兩年。目的是實驗封閉的生態系統的可持續性，以保護外太空的人類生命。今天，我們 – 一個 全球變化一個 天文學家 和 博士學位 專門研究微生物生物地理位置，以及我們的同事團隊 – 已經完成了 生物圈2 在測試床上，了解生活如何從當地到行星的景觀轉化。
希望能利用我們學到的東西來存儲 生物多樣性訪問 淡水 和 食品安全。為了解決這些問題，我們需要了解土地，岩石，水和細菌如何將景觀轉化從當地到行星尺度。
除了土地之外，這些相同的原則適用於 地形挑戰：創造其他可居住世界的科學。
生命如何影響地球上的土地
生命並不獨自坐在地球表面上。有機體對地球的地質以及 大氣的組成。 生物學可以將貧瘠的環境變成可居住的生態系統。
這發生了 藍藻的進化使用氧氣產生光合作用的第一批微觀生物。泵送的藍晶 大氣中的氧氣 20億至30億年前。
另一方面，大氣中的氧氣使新的過載生命代謝稱為有氧呼吸或氧氣，使用氧氣。 有氧呼吸 它產生瞭如此多的能量，以至於它成為生物生命所需的能量的主要方式，最終使多細胞生命成為可能。
此外，光合作用的藍細菌產生的氧氣也進入了高層大氣，形成了另一種類型的氧氣 被稱為臭氧通過保護土壤的表面免受滅菌狀態 紫外線輻射， 讓生命擴大到地球。
當4億年前擴展到地球的生命給它帶來了生物學激勵措施時，生物學再次改變了地球 化學和地質過程稱為天氣。當大氣中的二氧化碳與土壤表面上的材料（例如岩石，礦物質和水）化學反應時，就會發生密封，以形成充滿養分的土壤，這些養分可以支持植物和其他生物體。
在地面上，天氣首先是由純物理和化學過程驅動的。然而，植物從海洋擴展到土壤後，它們的根將二氧化碳直接注入天氣反應更強的土壤中。這個過程 被大氣吸收的二氧化碳。大氣中的二氧化碳水平，然後冷卻土壤，轉動 一個房屋星球 在一個較柔和的氣候中，就像我們今天的生活所享受的那樣。
隨著生物體定居新景觀
當生活殖民一個新景觀（以前是貧瘠的景觀）時，它開始了 後裔。在此過程中，最初的生物生物（簡單細菌）擴展到由不同類型的生物製成的互動群落，隨著它們的變化和適應其新環境，它們會隨著它們的複雜性和生物多樣性而增長。
這些細菌 與空氣和岩石反應 通過光合作用和呼吸系統產生稱為代謝產物的有機分子。代謝物可以改變土壤，從而使其支持大型植物。隨後出現的較大植物具有復雜的結構，例如調節水流的根和葉，並有助於天氣。最終，人們可以將其中一些植物用於糧食作物。
生物圈2景觀進化天文台非常適合仔細研究它們如何一起工作和主要成功。這些過程以小的分子量表出現，但僅在大面積中顯得重要。
景觀進化天文台的山丘既比世界上任何實驗都要大，又比幾乎任何自然環境都更簡單，更統一。這些特徵表明，即使在最大的山丘上的不同地方，分子測量值也是耐用且可以理解的。
天文台由三個山丘組成，覆蓋了300平方碼，看起來像三個巨大的托盤形田，容易發生鋼，裡面充滿了壓碎的岩石而不是肥沃的土壤。落在它們上的雨水沉入地面，並沿著下邊緣運球的趨勢向下流動，在該邊緣被捕獲並仔細測量其化學和生物含量。
我們正在使用生物學工具來了解微生物和簡單植物最終如何散佈到最初裸露的大山丘上。這些技術包括 元原理可以識別山上所有形式的微生物生命，以及 代謝組學可以看到細菌和植物在彼此及其周圍環境中產生和使用的有機分子。
通過團結所有這些，我們看到光合細菌的菌落在景觀進化天文台中啟動了成功。至關重要的是，這些藍細菌 – 產生土壤氧的相同生物的後代 – 從空氣中捕獲必需的氮，氮。氮的結構為苔蘚 – 簡單無根植物鋪平了道路。
這些細菌 – 元素群落現在正在逐漸擴散到天文台丘陵，為下一階段準備了道路：較大的根植物的定殖。
通過了解生活是如何設定的，然後在無生命的景觀上蓬勃發展，我們將獲得解決科學家當今面臨的主要問題的知識。例如，當新景觀中的生活形式成功地傳播和多樣化時，他們告訴我們如何保留生物多樣性。
當這些生物傳播改變景觀使用水的方式時，他們教我們如何使用水。當植物在壓力條件下找到一種生產力時，它們為我們提供了增加植物依賴食品安全的例子。
對火星的影響
地球不是我們唯一可以應用發現結果的星球。今天 火星， 與地面不同，它是貧瘠的， 毫無生氣的沙漠。但是它曾經更溫暖，濕，就像早期土地一樣 預期的原始充滿活力的生物 數十億年前。
雖然景觀進化天文台中的岩石來自亞利桑那火山，但玄武岩是月球和火星表面上發現的相同類型的岩石。
等地 美國 和 瓷 計劃在三月份和公司降低人們 房間 有宏偉的計劃在那裡派一百萬個殖民者。如果人們有時希望在紅色星球的表面種植植物，那麼學習如何創造早期成功將是必不可少的。
前 火星殖民化 它可以以較大的耐用規模發生，第一步是種植植物並為人類生命創造食物。也就是說，我們必須解決所謂的“馬特·達蒙 問題，“在電影中的演員之後”火星人。“要生存，他的角色必須迅速學習 增加糧食作物 – 土豆 – 三月。
馬特·達蒙（Matt Damon）的角色可能無法在當今的真正火星中倖存 它叫做雷果地充滿了鹽， 有毒化學物質（例如高氯酸鹽） 土豆或大多數土壤樣植物生長。
在景觀進化天文台，我們專注於模擬烈士環境的房間中的實驗，以詢問與火星類似的土地所需的土地，以便細菌和植物可以居住在那裡。
初始方法是使用 減少珀克洛拉的細菌從地球上極端環境中招募，將衰減轉化為無害的氯化物。
這樣，生物圈2中的實驗正在告知科學 地下火星。以及在其他領域取得的進展，例如尋找 使火星足夠溫暖以容納液態水恢復地球上的貧瘠環境可能是三月份生活的關鍵。
