Biosfera 2 é uma instalação norte-americana de pesquisa científica sobre o sistema terrestre localizada em Oracle, no Arizona. Sua missão é servir como um centro de pesquisa, divulgação, ensino e aprendizado sobre o planeta Terra, seus sistemas vivos e seu lugar no universo.
É uma estrutura de 12.700 m2 originalmente construída para ser um sistema ecológico artificial fechado ou um viveiro. Continua a ser o maior sistema ecológico fechado já criado.
Construída entre 1987 e 1991, a Biosfera 2 foi originalmente criada para demonstrar a viabilidade de ecossistemas fechados para manter a vida humana no espaço, agindo como um substituto para a Biosfera 1, ou seja, a Terra. Foi projetada para explorar a rede de interações entre os sistemas vivos em uma estrutura com diferentes áreas baseadas em diversos biomas terrestres. Além dos biomas e dos alojamentos, havia uma área agrícola e um espaço de trabalho e estudo para pesquisar as interações ambientais, humanas e tecnológicas como um grande laboratório para se estudar a ecologia global. A missão duraria dois anos em um experimento fechado com uma tripulação de oito pessoas ("biosferianos"). A longo prazo, foi visto como um projeto precursor para obter conhecimento sobre o uso de biosferas fechadas na colonização espacial. Como uma instalação ecológica experimental permitiu o estudo e manipulação de um minissistema biosférico sem prejudicar a biosfera da Terra.
Seus sete biomas consistiam em 1900m2 de floresta tropical, 850m2 de um oceano com recife de coral, 450m2 de pântanos e manguezais, 1300m2 de uma vegetação de savana, 1400m2 de deserto e dois biomas antropogênicos: 2500m2 de um sistema agrícola e um habitat humano com áreas de convivência, laboratórios e oficinas. Abaixo do nível do solo havia uma grande infraestrutura técnica. A água de aquecimento e resfriamento circulava através de sistemas de tubulação independentes. Painéis solares instalados na estrutura de vidro que recobria a instalação e geração de energia através do uso de gás natural forneciam a energia elétrica para a Biosfera 2.
A Biosfera 2 foi usada apenas duas vezes para seus propósitos originais como um experimento de sistema fechado: uma vez de 1991 a 1993, e a segunda vez de março a setembro de 1994. Ambas as tentativas, embora muito divulgadas, tiveram problemas, incluindo baixas quantidades de alimentos e oxigênio, morte de muitos animais e plantas no experimento (embora isso tenha sido antecipado, já que o projeto usou uma estratégia deliberada, antecipando perdas à medida que os biomas se desenvolveram), tensões de grupo entre a tripulação residente, política externa e uma disputa de poder sobre a gestão e direção do projeto. No entanto, os experimentos de enclausuramento estabeleceram recordes mundiais em sistemas ecológicos fechados, produção agrícola, melhorias na saúde com a dieta rica em nutrientes e baixa caloria que a tripulação seguiu e insights sobre a auto-organização de sistemas biomáticos complexos e dinâmica atmosférica. O segundo experimento conseguiu a autossuficiência alimentar e não precisou de um suprimento adicional de oxigênio.
Em junho de 1994, no meio do segundo experimento, a empresa gestora, Space Biosphere Ventures, foi desfeita e a instalação foi deixada num limbo burocrático. A Universidade de Colúmbia assumiu o gerenciamento da instalação em 1995 e a usou para realizar experimentos até 2003. Ela então parecia estar em perigo de ser demolida para dar lugar a residências e lojas de varejo, mas foi adquirida para pesquisa pela Universidade do Arizona em 2007. A Universidade do Arizona assumiu a propriedade total da estrutura em 2011. thumb|direita|300px|Área exterior do projeto, em Arizona, Estados Unidos Planejamento e construção O projeto Biosfera 2 foi lançado em 1984 pelo empresário e filantropo bilionário, Ed Bass, e o ecologista John P. Allen, com Bass fornecendo US$ 150 milhões em financiamento até 1991. Bass e Allen se conheceram na década de 1970 no Synergia Ranch, uma comunidade de contracultura liderada por Allen, que defendia o conceito de "Nave Espacial Terra" de Buckminster Fuller e explorou a ideia de biosferas como um refúgio para desastres como uma guerra nuclear. Vários outros ex-membros do Synergia Ranch também se juntaram ao projeto Biosfera 2.
A construção foi realizada entre 1987 e 1991 pela Space Biosphere Ventures, um consórcio cujos principais diretores eram John P. Allen, inventor e presidente executivo; Margaret Augustine, CEO; Marie Harding, vice-presidente de finanças; Abigail Alling, vice-presidente de pesquisa; Mark Nelson, diretor de aplicações espaciais e ambientais, William F. Dempster, diretor de engenharia de sistemas, e Norberto Alvarez-Romo, vice-presidente de controle de missão.
O nome, "Biosfera 2" se deve ao fato de ter sido criada para ser uma segunda biosfera autossuficiente, seguida da Biosfera 1, a própria Terra.
Local thumb|Área de 12.700 m2 da Biosfera 2, hoje aberta ao público como parte dos laboratórios científicos da Universidade do Arizona A instalação de vidro e estrutura espacial está localizada em Oracle, no Arizona, na base das montanhas de Santa Catalina, cerca de 50 minutos ao norte de Tucson. Sua elevação é de cerca de 1200m acima do nível do mar.
Engenharia A estrutura física acima do solo da Biosfera 2 foi feita com tubos de aço, vidro e estruturas de aço de alto desempenho. A estrutura e os materiais de vidro foram projetados e fabricados de acordo com as especificações de uma empresa administrada por um antigo associado de Buckminster Fuller, Peter Jon Pearce (Pearce Structures, Inc.).
As vedações e estruturas das janelas tiveram que ser projetadas para serem quase perfeitamente herméticas, de modo que a troca de ar fosse extremamente baixa, permitindo o rastreamento de mudanças sutis ao longo do tempo. Os métodos patenteados de vedação hermética, desenvolvidos por Pearce e William Dempster, atingiram uma taxa de vazamento de menos de 10% ao ano. Sem esse fechamento rígido, o declínio lento de oxigênio que ocorreu a uma taxa inferior a 1/4% ao mês durante o primeiro experimento de fechamento de dois anos poderia não ter sido detectado. thumb|Exterior mostrando partes do bioma da floresta tropical e do habitat, com o Pulmão Oeste ao fundo Durante o dia, o calor do sol fazia com que o ar interior se expandisse e durante a noite esfriasse e se contraísse. Para evitar ter que lidar com as enormes forças que a manutenção de um volume constante criaria, a estrutura tinha grandes diafragmas mantidos em cúpulas chamadas "pulmões" ou estruturas de volume variável.
Como a abertura de uma janela não era uma opção, a estrutura também exigia um sistema sofisticado para regular as temperaturas dentro dos parâmetros desejados, que variavam para as diferentes áreas dos biomas. Embora o resfriamento fosse a maior necessidade de energia, o aquecimento tinha que ser fornecido no inverno e os tubos de circuito fechado e os manipuladores de ar eram partes fundamentais do sistema de energia. Um centro de energia no local fornecia eletricidade e água aquecida e resfriada, empregando gás natural e geradores de reserva, resfriadores de amônia e torres de resfriamento de água.
Primeira missão A primeira missão fechada durou de 26 de setembro de 1991 a 26 de setembro de 1993. A tripulação era composta pelo médico e pesquisador Roy Walford, Jane Poynter, Taber MacCallum, Mark Nelson, Sally Silverstone, Abigail Alling, Mark Van Thillo e Linda Leigh.
O sistema agrícola produzia 83% da dieta total, que incluia culturas de banana, mamão, batata-doce, beterraba, amendoim, feijões, arroz e trigo. Especialmente durante o primeiro ano, os oito habitantes relataram fome contínua. Os cálculos indicaram que a fazenda da Biosfera 2 estava entre as mais produtivas do mundo "superando em mais de cinco vezes a das comunidades agrárias mais eficientes da Indonésia, sul da China e Bangladesh".
Eles consumiram a mesma dieta pobre em calorias e rica em nutrientes que Roy Walford havia estudado em sua pesquisa sobre prolongar a vida por meio da dieta. Exames médicos indicaram que a saúde da tripulação durante os dois anos foi excelente. Eles mostraram a mesma melhora nos índices de saúde, como redução do colesterol no sangue, pressão arterial, aprimoramento do sistema imunológico. Eles perderam uma média de 16% de seu peso corporal pré-entrada antes de estabilizar e recuperar algum peso durante o segundo ano.
Estudos subsequentes mostraram que o metabolismo dos biosféricos tornou-se mais eficiente na extração de nutrientes de seus alimentos como uma adaptação à dieta de baixa caloria e alto teor de nutrientes.
Alguns dos animais domésticos que foram incluídos na área agrícola durante a primeira missão foram: quatro cabras pigmeus africanas e um bode; 35 galinhas e três galos; duas porcas e um javali e tilápias cultivadas em um sistema de tanques de arroz e azolla originado há milênios na China. thumb|O bioma da floresta tropical em fevereiro de 2017 Uma estratégia de "empacotamento de espécies" foi praticada para garantir que as cadeias alimentares e a função ecológica pudessem ser mantidas se algumas espécies não sobrevivessem. A área do deserto de neblina tornou-se mais um chaparral devido à condensação do quadro espacial. A savana era sazonalmente ativa; sua biomassa foi cortada e armazenada pela tripulação como parte de sua gestão de dióxido de carbono. Espécies pioneiras da floresta tropical cresceram rapidamente, mas as árvores lá e na savana sofreram com o estiolamento e a fraqueza causada pela falta de madeira de estresse, normalmente criada em resposta aos ventos em condições naturais. Os corais se reproduziram na área oceânica e a tripulação ajudou a manter a saúde do sistema oceânico coletando manualmente as algas dos corais, manipulando os níveis de carbonato de cálcio e pH para evitar que o oceano se tornasse muito ácido e instalando uma escumadeira de proteína aprimorada para complementar o purificador de algas, sistema originalmente instalado para remover o excesso de nutrientes.
A área de mangue desenvolveu-se rapidamente, mas com menos sub-bosque do que uma zona úmida típica, possivelmente devido aos níveis reduzidos de luz. No entanto, foi considerado um análogo bem-sucedido da área de Everglades, na Flórida, onde os manguezais e as plantas dos pântanos foram coletados.
A Biosfera 2, devido ao seu pequeno tamanho, e concentração de materiais orgânicos e vida, teve maiores flutuações e ciclos biogeoquímicos mais rápidos do que os encontrados na biosfera da Terra. A maioria das espécies de vertebrados introduzidas e praticamente todos os insetos polinizadores morreram, embora houvesse reprodução de plantas e animais. Pragas de insetos, como baratas, floresceram. Muitos insetos foram incluídos em misturas de espécies originais nos biomas, mas uma espécie de formiga globalmente invasiva, Paratrechina longicornis, involuntariamente selada, passou a dominar outras espécies de formigas.
A sucessão ecológica planejada na floresta tropical e as estratégias para proteger a área da forte incidência de luz solar e aerossóis de sal do oceano funcionaram bem, e uma quantidade surpreendente da biodiversidade original persistiu. A Biosfera 2 em seu desenvolvimento ecológico inicial foi comparada a uma ecologia insular.
Dinâmica dos tripulantes Grande parte das pesquisas sobre grupos humanos isolados vem de estudos psicológicos de cientistas que passaram o inverno nas estações de pesquisa da Antártica. O estudo deste fenômeno é "psicologia de ambiente confinado", e de acordo com a tripulante Jane Poynter era conhecido por ser um desafio e muitas vezes as tripulações se dividiam em facções. Antes que a primeira missão de enclausuramento chegasse na metade, o grupo se dividiu em duas facções e pessoas que antes eram amigas íntimas se tornaram inimigas implacáveis, quase sem falar.