Ученые: Распылите Стратосферу, Приглушите Солнце, Охладите Планету

Чжэнь Дай держит маленькую стеклянную трубку, покрытую белым порошком: карбонатом кальция, повсеместным соединением, используемым во всем, от бумаги и цемента до зубной пасты и смесей для кексов. Положите таблетку в воду, и в результате появится шипучий антацид, который успокаивает желудок. Вопрос для Даи, докторанта Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс, и ее коллег, заключается в том, может ли это безвредное вещество помочь человечеству избавиться от основного случая расстройства желудка: глобального потепления, вызванного загрязнением парниковых газов.

Идея проста: распылить в стратосферу кучу частиц, и они охладят планету, отражая часть солнечных лучей обратно в космос. Ученые уже видели этот принцип в действии. Когда в 1991 году на Филиппинах произошло извержение горы Пинатубо, она выбросила около 20 миллионов тонн диоксида серы в стратосферу - атмосферный слой, который простирается от 10 до 50 километров над поверхностью Земли. Извержение создало туман из частиц сульфата, который охладил планету примерно на 0.5 ° C. Примерно за 18 месяцев средняя температура Земли вернулась к тому, что было до появления паровой машины.

Идея, что люди могут выключить термостат Земли подобными искусственными средствами, существует уже несколько десятилетий. Он вписывается в более широкий класс схем охлаждения планет, известных как геоинженерия, которые долго вызывали интенсивные дебаты и, в некоторых случаях, страх.

Исследователи в значительной степени ограничивают свою работу над такой тактикой компьютерными моделями. Одной из проблем является то, что затемнение Солнца может иметь неприятные последствия или, по крайней мере, нанести серьезный ущерб некоторым районам мира, например, путем грабежа урожая солнечного света и смены режимов дождя.

Но поскольку выбросы продолжают расти, а климатические прогнозы остаются мрачными, разговоры о геоинженерных исследованиях начинают набирать популярность среди ученых, политиков и некоторых экологов. Это связано с тем, что многие исследователи пришли к тревожному выводу, что единственный способ предотвратить серьезные последствия глобального потепления - это либо высосать огромное количество углекислого газа из атмосферы, либо искусственно охладить планету. Или, возможно, более вероятно, оба.

Если все пойдет по плану, команда из Гарварда будет первой в мире, которая выведет солнечную геоинженерию из лаборатории в стратосферу с помощью проекта под названием «Эксперимент с контролируемым возмущением в стратосфере» (SCoPEx). Первый этап - испытание на сумму 3 на миллион долларов США, включающее два полета управляемого аэростата 20 в километрах над юго-западом США - может начаться уже в первой половине 2019. После проведения эксперимента будут высвобождаться небольшие перья карбоната кальция, каждый из которых составляет около грамма 100, что примерно эквивалентно количеству, найденному в средней бутылке готового антацида. Затем шар поворачивался, чтобы наблюдать, как частицы рассеиваются.

Сам тест крайне скромный. Дай, чья докторская работа в течение последних четырех лет была связана с созданием настольного устройства для моделирования и измерения химических реакций в стратосфере в преддверии эксперимента, не подчеркивает озабоченность по поводу таких исследований. «Я изучаю химическое вещество», - говорит она. «Это не похоже на ядерную бомбу».

Тем не менее, эксперимент будет первым, кто полетит под флагом солнечной геоинженерии. И поэтому он находится под пристальным вниманием, в том числе со стороны некоторых экологических групп, которые говорят, что такие усилия опасно отвлекают от решения единственного постоянного решения проблемы изменения климата: сокращения выбросов парниковых газов. Научный результат SCoPEx на самом деле не имеет значения, говорит Джим Томас, со-исполнительный директор ETC Group, организации по защите окружающей среды в Валь-Дэвиде, недалеко от Монреаля, Канада, которая выступает против геоинженерии: «Это такой же эксперимент в изменение социальных норм и пересечение границ, поскольку это научный эксперимент ».

Осознавая это внимание, команда медленно продвигается и работает над созданием четкого контроля над экспериментом в форме внешнего консультативного комитета для рассмотрения проекта. Некоторые говорят, что такая структура, которая могла бы проложить путь для будущих экспериментов, даже более важна, чем результаты этого одного теста. «SCoPEx - первый выход из ворот, и он вызывает важный разговор о том, как должны выглядеть независимые рекомендации, советы и надзор», - говорит Питер Фрумхофф, главный специалист по климату в Союзе заинтересованных ученых в Кембридже, штат Массачусетс, и член независимой комиссии, которой поручено выбрать руководителя консультативного комитета. «Сделать это правильно гораздо важнее, чем сделать это быстро».

Объединение сил

Во многих отношениях стратосфера является идеальным местом, чтобы попытаться сделать атмосферу более отражающей. Мелкие частицы, введенные туда, могут распространяться по всему земному шару и оставаться в воздухе в течение двух и более лет. Если стратегически и регулярно размещать в обоих полушариях, они могут создать относительно равномерное покрытие, которое защитит всю планету (см. «Глобальное вмешательство»). Процесс не должен быть дико дорогим; в своем докладе в прошлом месяце Межправительственная группа экспертов по изменению климата предположила, что парк высоколетных самолетов может выделять достаточное количество серы, чтобы компенсировать примерно 1.5 ° C потепления на сумму от примерно 1 млрд. до 10 млрд. в год¹.

До сих пор большая часть исследований в области солнечной геоинженерии была сосредоточена на диоксиде серы, том же веществе, которое высвобождается на горе Пинатубо. Но сера не может быть лучшим кандидатом. В дополнение к охлаждению планеты аэрозоли, образующиеся в результате этого извержения, ускорили скорость, с которой хлорфторуглероды разрушают озоновый слой, который защищает планету от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Сульфатные аэрозоли также нагреваются солнцем, что достаточно для потенциального воздействия на движение влаги и даже изменения струйного потока. «Есть все эти последующие эффекты, которые мы не до конца понимаем», - говорит Фрэнк Койч, атмосферный химик из Гарварда и главный исследователь SCoPEx.

Первоначальные эксперименты команды SCoPEx по стратосфере будут сосредоточены на карбонате кальция, который, как ожидается, будет поглощать меньше тепла, чем сульфаты, и оказывать меньшее воздействие на озон. Но ответы из учебника - и даже настольное устройство Дая - не могут получить полную картину. «На самом деле мы не знаем, что он будет делать, потому что его нет в стратосфере», - говорит Койч. «Это устанавливает красный флаг».

SCoPEx стремится собрать реальные данные, чтобы разобраться в этом. Эксперимент начался как партнерство между химиком атмосферы Джеймсом Андерсоном из Гарварда и физиком-экспериментатором Дэвидом Кейтом, который переехал в университет в 2011 году. Кейт время от времени исследовал различные варианты геоинженерии более 25 лет. В 2009 году, работая в Университете Калгари в Канаде, он основал в Сквамише компанию Carbon Engineering, которая работает над коммерциализацией технологии удаления углекислого газа из атмосферы. После прихода в Гарвард Кейт использовал финансирование исследований, которое он получил от Фонда Билла и Мелинды Гейтс в Сиэтле, штат Вашингтон, чтобы начать планирование эксперимента.

Прочитайте полную историю здесь…