“巨型”方案阻止地球變暖

曉　妮

地球每年都向大氣排放出比上一年更多的二氧化碳。盡管舉辦過多次大型的氣候會(huì)議，盡管氣候?qū)W家發(fā)出過無數(shù)次的警告和呼吁，二氧化碳排放量的減少仍然遙遙無期。為保護(hù)地球免遭“氣候虛脫”，科學(xué)家們提出了阻止地球變暖的“巨型”方案。

字宙遮陽傘

為了降低地球表面的溫度，美國亞利桑那大學(xué)的天文學(xué)家羅杰·安杰爾于2006年秋提出了他的設(shè)想：發(fā)射16萬億個(gè)直徑為60厘米的薄硅片到太陽與地球之間，它們可以減弱1.8％的太陽光線，足以抵消由于二氧化碳的排放所造成的全球氣溫升高。這是個(gè)“巨型”方案。首先要將每100萬個(gè)硅片整齊地堆疊在一個(gè)運(yùn)送艙中，然后再用電磁炮依次把這些運(yùn)送艙射入太空，到達(dá)預(yù)定軌道后那些帶有自身定位系統(tǒng)的硅片隨即被釋放出來，連成一片，像遮陽傘一樣為地球抵擋陽光。

20架高達(dá)3000米的電磁炮必須同時(shí)晝夜不停地以每五分鐘一射的速度發(fā)射，需耗時(shí)10年。盡管電磁炮在此間會(huì)排放出大量的二氧化碳，但是安杰爾認(rèn)為，遮陽傘能為地球減少的溫室效應(yīng)要超過電磁炮所產(chǎn)生溫室效應(yīng)的1000倍。這項(xiàng)工程從頭到尾需要耗資1萬億歐元。

自上個(gè)世紀(jì)90年代地球持續(xù)升溫以來，各種針對(duì)性的提議和方案就層出不窮。其中有一位美國物理學(xué)家、著名的“氫彈之父”，曾參與過“曼哈頓計(jì)劃”的愛德華·特勒和他的學(xué)生羅威爾·伍德第一次提出在太陽和地球之間撐起一頂宇宙遮陽傘。不過他們認(rèn)為這頂遮陽傘要用純鋁絲網(wǎng)制成，傘的直徑為1000千米。

特勒認(rèn)為，也可以用金屬碎片來給地球降溫，原理是放置在平流層的金屬片可以反射一定波長的太陽光。或者，讓千百萬個(gè)直徑4毫米大小，內(nèi)充氫氣、外涂鋁膜的小球同時(shí)升空，也可以達(dá)到同樣的效果。但是特勒卻沒有考慮到這樣做的負(fù)面效應(yīng)，比如制取鋁的過程會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳：另外，部分掉落到地球上的金屬碎片可能會(huì)損害生態(tài)系統(tǒng)。

然而，宇宙遮陽傘方案存在一個(gè)嚴(yán)重的缺陷——它的影子覆蓋不到地球的南北兩極。極地過度的升溫不僅會(huì)影響到全球的氣候，還會(huì)融化極地的冰川，尤其是南極洲的冰川，其結(jié)果將是海平面急劇上升。安杰爾對(duì)這一缺陷也心知肚明，不過他辯解說：“比起實(shí)現(xiàn)設(shè)想來說，我更愿意激發(fā)大膽的設(shè)想。我們應(yīng)該深入地研究這些方案，以備今后急救之用。”

將地球慢慢推離太陽

既然全球變暖和太陽的照射有關(guān)，那為什么不能通過將地球推得距太陽更遠(yuǎn)的辦法來讓地球變涼快呢?這一創(chuàng)意是由科學(xué)家在美國科學(xué)雜志《天體物理學(xué)和太空科學(xué)》上提出來的，其方法是借助一顆直徑約100千米的小行星來改變地球的軌道。這也是一個(gè)“巨型”方案。

這顆小行星一旦被找到，它將被用作“重力彈弓”，科學(xué)家將會(huì)在這顆小行星上裝上火箭，推著它在太陽系的軌道上運(yùn)行。當(dāng)這顆小行星足夠近地飛過地球時(shí)，由于重力影響，它會(huì)慢慢地推動(dòng)地球，許多年后，地球就會(huì)離太陽越來越遠(yuǎn)。

不過，這一計(jì)劃也有許多可怕的“副作用”——每次當(dāng)小行星飛過地球附近時(shí)，都會(huì)在地球上引發(fā)超級(jí)風(fēng)暴和海嘯；另外，還有小行星撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)。

向海洋中投放金屬微粒

不久前，美國科學(xué)家向美國政府提交了另一個(gè)“巨型”方案，即向海洋中投放具有反射特性的金屬微粒，使陽光反射到宇宙中去。也有科學(xué)家建議用球狀聚苯乙烯和白色塑料片代替金屬微粒。但是這對(duì)海洋生物意味著什么，他們卻似乎沒有認(rèn)識(shí)到，或者全然無所謂——至今為止，已經(jīng)有千百萬的海洋生物死于海洋中漂流的塑料垃圾。并且這一方案也不會(huì)長久有效，因?yàn)檫@群壯觀的微粒很快就會(huì)在石油殘?jiān)驮孱惖幕瘜W(xué)作用下消失殆盡。

給海洋施肥

上世紀(jì)末，海洋生物學(xué)家在海洋中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了“不毛之地”，這些海域中海水缺乏鐵元素，浮游生物的繁衍受到了限制。于是他們?cè)O(shè)想：向海洋中傾倒鐵沙，促進(jìn)浮游生物的大規(guī)模生長，一旦它們死亡，會(huì)將吸收的二氧化碳隨其遺骸永遠(yuǎn)地帶人海底。2002年海洋研究人員做了第一次實(shí)驗(yàn)，首次施肥實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)成功。

美國一些公司有意將這種方法投入商業(yè)使用。2007年秋天，普蘭克托斯公司作為先行者，在加拉帕戈斯島附近的海域進(jìn)行了試驗(yàn)。然而，美國斯坦福大學(xué)和俄勒岡州立大學(xué)的研究人員在對(duì)其所產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估之后，得出的結(jié)論卻是：這次試驗(yàn)不僅損害了海洋生態(tài)系統(tǒng)，還加重了溫室效應(yīng)，因?yàn)槎趸贾挥型∮紊镆煌鲁林辽詈r(shí)，才可以被永久地封存。

事實(shí)上，只有很少量的二氧化碳最后能與浮游生物尸體一起沉人海底，絕大多數(shù)二氧化碳都通過不同的渠道很快又回到大氣中。比如，許多浮游生物在海水的表層就已經(jīng)腐爛，或者被生物鏈中更高級(jí)的生物吃掉，這意味著二氧化碳仍然停留在生態(tài)系統(tǒng)中。而且海水增鐵還會(huì)產(chǎn)生比二氧化碳更劇烈的溫室效應(yīng)氣體一甲烷和一氧化二氮。此外，這些人工浮游植物還耗盡了氧氣，直接威脅到其他海洋動(dòng)物的生存。面對(duì)眾多環(huán)保主義者的反對(duì)，普蘭克托斯公司的投資者不得不于2008年2月終止他們的投資計(jì)劃。

安置碳收集器

美國政府篩選出一批應(yīng)對(duì)地球變暖的可行計(jì)劃，其中之一便是用碳分離器將二氧化碳從發(fā)電站排放的煙道氣中分離出來。分離后的二氧化碳被壓人地下，比如壓入抽空的天然氣地下巖石儲(chǔ)集層中。

另外一種切合實(shí)際的方案就是安置碳收集器，顧名思義，它能夠吸收空氣中的二氧化碳。德國物理學(xué)家克勞斯·拉克納設(shè)計(jì)了一種過濾器，外觀酷似一棵人造樹，當(dāng)二氧化碳從“樹枝”經(jīng)過時(shí)，就會(huì)被其表面涂抹的溶劑所吸收。

按照拉克納的設(shè)想，每平方米的碳收集器可以收集一個(gè)人一年的二氧化碳排放量。為了吸收全球每年30億噸的二氧化碳排放量，需要建造3000萬個(gè)這樣的碳收集器。這無疑是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但是仍然有投資者愿意為此項(xiàng)目斥巨資。

造云船游弋海上

眾所周知，云層有降溫作用，而云的形成需要一定的冷凝條件和空氣濕度。美國國家大氣研究中心的約翰·拉特哈姆提議，派一支特殊的船隊(duì)游弋世界大洋，在船甲板上安裝風(fēng)輪，把大量的海水水滴噴射至大氣中。水滴中的鹽粒可作為冷凝劑，有助于水汽凝結(jié)成小水滴和小冰晶，進(jìn)而形成可以反射太陽光線的云。據(jù)拉特哈姆估算，當(dāng)海上層積云的反射能力提高3％的時(shí)候，就足以抵消全球的升溫了。

據(jù)說，第一個(gè)水滴離心機(jī)的樣本已經(jīng)研發(fā)出來。

太空發(fā)電站

建造太空發(fā)電站，方法就是向太空中發(fā)射裝載有巨型太陽能板的衛(wèi)星，收集太陽的射線并以微波的形式傳回地球，然后在地面上把微波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｒ活w衛(wèi)星產(chǎn)生的電能，相當(dāng)于地球上一座煤電站的發(fā)電量。

能夠在不產(chǎn)生二氧化碳的前提下發(fā)電，這種方案當(dāng)然是值得肯定的，但是此項(xiàng)工程規(guī)模龐大。由于太陽能衛(wèi)星必須精確地保持在地面接收器的上方某固定位置不變，所以必須將其發(fā)射到距離地球3.6萬千米的地球同步軌道上，

而一顆衛(wèi)星的重量就達(dá)3000噸，超過國際空間站重量的10倍。要把這樣一顆衛(wèi)星送到太空，必須動(dòng)用100架航天飛機(jī)。

盡管如此，美國軍方仍然向政府提議在10年之內(nèi)完成太陽能衛(wèi)星的試測，如果成功，它將向地球輸送10兆瓦的電量。但是很顯然，更簡單、更劃算的方法是直接在地球上用太陽能發(fā)電。

向平流層釋放硫熱氣球

2006年，大氣化學(xué)家保羅·克魯岑提議，向平流層噴射千百萬噸的硫化物顆粒，將太陽光線部分地反射回宇宙。實(shí)施方法則是每年用數(shù)千只熱氣球把硫化物帶到空中。

他最初的靈感來自于火山爆發(fā)噴出的硫化物給地球帶來的降溫效應(yīng)。模擬實(shí)驗(yàn)表明，5年之內(nèi)，全球?qū)⒊霈F(xiàn)工業(yè)化時(shí)期前的氣溫。按照克魯岑的估算，這種“烈藥醫(yī)治”方案只需耗資250億到500億美元。克魯岑曾經(jīng)因破譯了氯氟烴對(duì)臭氧層的腐蝕作用而獲諾貝爾獎(jiǎng)，由于這一殊榮，他的提案在當(dāng)時(shí)引起了巨大轟動(dòng)，而今卻已呼聲漸弱。

即使是專家泰斗也免不了犯錯(cuò)誤。如同其他“巨型”方案一樣，硫熱氣球也有很多負(fù)面效應(yīng)。一個(gè)由德國和美國專家組成的科研小組于2008年4月在一份研究報(bào)告中指出，硫化物對(duì)臭氧層有腐蝕作用，而克魯岑恰恰是因拯救臭氧層而享有很高的聲望。

美國宇航局下屬的戈達(dá)德太空研究所氣候研究員加文·施密特指出了這一方案的另一缺陷：硫化物顆粒僅能在空中停留幾年，因此必須不斷地向空中補(bǔ)充。這些顆粒將會(huì)使空氣變得污濁，我們恐怕要同晴朗的藍(lán)天和明亮的陽光說再見了。這對(duì)生物圈將意味著什么，沒有人能說得清楚。

沙漠罩塑料膜當(dāng)“反射鏡”

許多科學(xué)家都相信，如果將地球上的沙漠變成多面“巨大的鏡子”，那么熾熱的陽光就會(huì)被反射回太空中去。在地球上的其他地方，平均只有30％的太陽光被反射回太空，而在冰雪覆蓋的地區(qū)，被反射回太空的陽光卻高達(dá)90％，不過副作用就是，冰雪也會(huì)融化得更快。

科學(xué)家因此建議，人類可以在撒哈拉沙漠大面積地鋪上反射性物質(zhì)——譬如聚酯薄膜，那么就能將更多的陽光反射回太空，從而使地球變得更涼快。還有一個(gè)相似的主意是在海洋中大面積建立鋪滿白色薄膜的人造島。不過這一計(jì)劃有個(gè)重大的缺陷：那就是人類必須生產(chǎn)出空前數(shù)量的聚酯薄膜，而這一生產(chǎn)過程本身就會(huì)向地球排放大量的二氧化碳。

給冰川蓋巨毯

科學(xué)家警告稱，北極冰連續(xù)融化，將會(huì)使海平面上升，從而在全球引發(fā)大面積的洪水。諾貝爾獎(jiǎng)得主、美國俄亥俄州大學(xué)伯德極地研究中心科學(xué)家賈森·波克斯相信，可以通過一種最簡單的方法來防止冰河融化，那就是用巨大的毯子將它們蓋住，不讓它們照射到太陽光。事實(shí)上，阿爾卑斯山上的一些滑雪場為了防止積雪融化，已經(jīng)在使用類似的方法。

波克斯已經(jīng)在實(shí)踐他的理論，他制造的1萬平方米的“特制毯子”已經(jīng)被運(yùn)到了格陵蘭島，并被鋪在了一個(gè)“融化區(qū)”上，不過效果還有待觀察。

要遮住格陵蘭島的所有融化區(qū)，需要生產(chǎn)7.7億條這種“特制毯子”，總耗資將高達(dá)2500億英鎊。

栽培改良大豆

也許大豆可以拯救我們的星球免于氣候危機(jī)。美國加利福尼亞州的地球物理學(xué)家克里斯托弗·達(dá)奧堤建議在巴西雨林一帶種植大豆，因?yàn)樗娜~子可以反射太陽光中的部分紅外線。他的絕招是把大豆葉片進(jìn)行改良，使其長有很硬的茸毛。不僅大豆種植園區(qū)的溫度會(huì)降下來，熱帶雨林的溫度也會(huì)降低，最高降幅可達(dá)1.9℃。

目前，科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)出這種大豆的變種，它比一般植物多反射3％～5％的陽光，而且可以抵御蟲害。

煙囪上裝“超級(jí)過濾器”

燒煤的發(fā)電廠每年要向大氣中排放成噸的溫室氣體，但如果在這些發(fā)電廠的煙囪上安裝一種“超級(jí)過濾器”，就可以將二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)變成無害的碳酸氫鈉(小蘇打)。

據(jù)這種“超級(jí)過濾器”的研制商美國專家馬克·克賴頓稱，這一方法幾乎可以自己為自己的花費(fèi)埋單，也就是說，它的耗資幾乎為零，因此，這一計(jì)劃的可能性高達(dá)90％!

有待研究的其他問題

這些成本高昂的“巨型”方案雖然聽來讓人覺得不可思議，可在科學(xué)家中仍然不乏推崇者。一些科學(xué)家認(rèn)為，解決全球變暖問題已經(jīng)到了刻不容緩的地步，僅靠節(jié)約能源和運(yùn)用可再生能源是無濟(jì)于事的。當(dāng)我們將來遇上因氣候變暖而產(chǎn)生的旱災(zāi)、饑荒時(shí)，給地球造一個(gè)巨型保護(hù)傘這樣的方案便可作急救之用，因此對(duì)這些方案的技術(shù)以及它可能帶來的影響，都必須作詳細(xì)的研究。

大多數(shù)科學(xué)家都對(duì)“地球工程”持?jǐn)嗳痪芙^的態(tài)度。他們認(rèn)為地球尚有太多未解的奧秘，實(shí)施這些耗資巨大的方案可能收效甚微，而且很可能帶來棘手的負(fù)面效應(yīng)。

除此之外，還要考慮道德因素和國際法。應(yīng)該由誰來決定是否實(shí)施這些方案?馬爾代夫政府肯定同意，因?yàn)槿蜃兣顾膰撩媾R著被海水淹沒的危險(xiǎn)；而俄羅斯人則可能會(huì)反對(duì)，因?yàn)樗麄兿Ｍ涞奈鞑麃喿兣托?/p>

批評(píng)家還指出，地球工程應(yīng)該為人類提供繼續(xù)使用石油、煤炭和天然氣的空間。不論如何，節(jié)能減排是目前人們力所能及的事情。