今天,许多工程师和科学家都在为全球变暖带来的可怕后果而担忧,并认为“地球工程”可能是人类将自己从气候变化的巨大影响中解救出来的唯一办法。
各种旨在削减二氧化碳排放、遏止全球气候变暖的条约,都未能在严峻的局势面前起到力挽狂澜的作用。现在,科学家设想在全球范围内对大海和天空进行干预和改造。在一份有关“地球工程”的报告出台之前,让我们先来看一看科学家改变地球面貌的六大设想。这六大设想涵盖整个星球,旨在成为挽救地球的终极手段,众多科学家将齐心协力应对全球变暖所面临的严峻局面。仅仅几年前,像巨大的太空轨道镜、人工云层以及海洋肥沃化等方案,均被科学家们视为天马行空的科学幻想而不屑一顾。而近期将出台的一份报告以及英国科学博物馆举办的展览将重新掀起一场关于如何应对全球气候变暖的辩论。
经过近10年来国际间的协商,尽管制定了二氧化碳排放量减少60%～80%的目标,但全球的碳排放量仍然在持续上升。地球科学家说,唯一能改变我们星球现状的,就是改造海洋并重建覆盖地球的大气层。
英国曼彻斯特大学机械工程系的布赖恩·朗德(Brian Launder)教授对那些雄心勃勃的改造地球计划曾一直持中立态度,并认为试图减少二氧化碳排放量的努力注定要失败。
现在他意识到:“随着时间的推移,我越来越认识到,在阻止全球变暖努力毫无进展的情况下,我们只得试一试这个地球改造计划。”朗德正在编写最近一期的《伦敦皇家学会哲学学报》,他说,我们已经开始行动起来了,等待我们去做的事情还有很多很多。
1969年,拉夫洛克在《地球女神假说》一书中提出盖亚理论。盖亚是古希腊神话中的大地女神,根据盖亚理论,地球就像一个复杂和平衡的有机体系统“,系统”正常工作后,才能允许生命在地球上继续繁衍,而一旦地球温度升高,将不再适合人类生存
与此同时,最近在英国伦敦博物馆举办的展览——“藻类能够挽救世界吗?”——也重点强调了以高科技手段挽救地球的主题。
在政府间气候变化专门委员会(IPCC)今年上半年的一项评估报告中,提出了减少到达地球阳光的三大技术措施:轨道镜、硫磺粒子以及云区增强处理计划。
IPCC认为,这些设想“有可能通过增加林业产量而带来有益的结果,二氧化碳被留在大气层里以刺激植物的生长;同时,由于阳光的减少,即使二氧化碳水平仍在上升,温度却可能停止继续升高。”
美国卡内基研究院的肯·卡尔戴拉(Ken Caldeira)说“:地球工程值得研究,如果我们提出100个设想,其中97个不行,只要有3个行得通,那还是值得考虑的。”
对该计划持反对意见的人则指出,正是科学技术的发展才使得地球和人类陷入目前的困境。我们的星球并不需要这一计划:如海洋肥沃化计划,将铁化合物洒入海洋,这会给海洋哺乳动物造成巨大的危害。
赞成地球工程的人则指出,温室气体已经给自然生态带来了巨大的灾难。著名生态学家詹姆士·拉夫洛克(James Lovelock)则强调指出,干预计划可能存在一定的风险,也许会产生各种不利于地球生态的后果,但是不作为的后果可能更严重。如何抉择,这个赌注是相当大的。
海洋泵
英国科学博物馆馆长克里斯·拉普莱(Chris Rapley)和盖亚理论的提出者詹姆士·拉夫洛克建议在海洋里安置垂直管道,将深海较冷的海水泵压到海洋表层。他们认为,较冷的海水比较暖的海水更“多产”,能容纳更多的生命形式,而这些生命形式在吸收二氧化碳方面起着至关重要的作用。
通过特殊的阀门,深海海水经由管道上浮,涌到海洋表层,随同海水上浮的大量生命形式有更多机会与大气中的二氧化碳接触。这些生命形式在吸收二氧化碳或死亡后沉入海底,可以将二氧化碳在海底保存数千年之久。
海洋生物学家指出,该计划可能会对海洋生物造成重大影响,特别是像鲸和海豚之类的海洋生物。
该方案成功几率为3/5。但对海洋生物的影响将成为反对该计划的主要理由。
设想中可以吸收二氧化碳的“人造树”
硫磺毯
大规模火山爆发之后,地球往往会经历一个大幅降温期。如1991年菲律宾皮纳图博火山的爆发,使全球平均温度下降了0.6摄氏度。科学家指出,这是火山爆发将1000万吨硫磺喷向大气平流层的结果。1995年因对臭氧层研究作出贡献而获诺贝尔奖的保罗·克拉兹(Paul Crutzen)提出,为什么我们不能仿效皮纳图博火山呢?
克拉兹建议创建一张巨大的硫磺“毯”,以阻止阳光到达地球,并设想将充满硫磺的火箭射入平流层。他说,数百万吨硫磺足以组成一张巨大的“冷却毯”。
然而克拉兹的想法令其他一些科学家大为惊骇,担心如此大量的硫磺进入上层大气会增加酸雨形成和破坏臭氧层。但克拉兹认为,如果地球以目前的速度变暖,他的设想也许有必要一试。“如果此举能够阻止温度的大幅度上升,比如上升幅度超过2~3度的话,损失一点臭氧层也值得。”
该方案成功几率为1/5。不过,引起酸雨和臭氧层损耗将激起众多的反对意见。
轨道镜
来自太阳的辐射可以给地球带来温暖并维持地球生命。但随着地球越来越热,科学家正计划着减弱阳光的辐射。要做到这一点,其中最雄心勃勃的设想就是向空中发射巨大的轨道反射镜。
美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的物理学家洛厄尔·伍德(Lowell Wood)提出,用百万分之一英寸细的铝丝做成一个巨大的反射网,他解释说“:就像用极细的金属丝做成的纱窗,这扇纱窗不会完全阻隔阳光进入地球,却能过滤掉红外线辐射。”
然而,制作这样的反射镜并送入轨道,代价极其昂贵——60万平方英里的镜面只能减少太阳辐射的百分之一。
英国南安普顿大学国家海洋研究中心的海洋学教授约翰·谢泼德(John Shepherd)说:“这是极尖端的高科技手段,能否做得到,还要在花费大量金钱之后才能知道。”
该方案成功几率为1/5。花费之昂贵令人叹为观止。
球石藻是主要生活在开放性海域的超微海洋浮
空中云盾
美国科罗拉多州国家大气研究中心的约翰·莱瑟姆(John Latham)与英国爱丁堡大学的斯蒂芬·索尔特(Stephen Salter)认为,用海水喷洒“播云”法可增厚云层4%,通过屏蔽到达地球的太阳辐射,足以抵消大气中二氧化碳对地球造成的影响。
该设想是应对二氧化碳含量升高措施中花费最少、技术含量较低的一种方法。如果计算机模拟能够取得良好结果,那么5年之内就可以进行试验。
莱瑟姆承认,改变气候模式有一定的风险。他说,“在我们尽最大努力了解其可能会带来的影响之前,我们当然不会在全球范围内实施这一方案。”
他又说:“如果它有负面影响,我想决不会比全球变暖引起的后果更严重,我们不妨一试。”该方案成功几率为2/5。
人造树木
植树造林吸收二氧化碳已成为重要的生态产业之一。如今科学家提出了一个令人惊讶的替代方案:人造树木。这些树不会生长,也不会开花长叶,但能够吸收二氧化碳。
这一令人惊叹的设想是哥伦比亚大学的克劳斯·拉克纳(Klaus Lackner)在美国科技进步协会年会上提出的。据他描述,设想中的“人造树木”看似像带有百叶帘的球门柱。
据拉克纳估算,一棵人造树每年可吸收9万吨二氧化碳,相当于15000辆车一年排出的二氧化碳量,人造树吸收二氧化碳的能力是天然树的1000倍。
拉克纳的设想是基于碳封存技术的另一方案,碳封存技术是指对二氧化碳进行捕获,然后存贮于地下,该技术目前已应用于燃煤、燃气和燃油发电厂。另一些项目正在研究如何将截留的二氧化碳进行液化处理,并将其储存在废弃的矿井或油田中。
只是这一工艺并不适用于所有的二氧化碳污染源,特别是汽车和卡车的排气,而拉克纳的人造合成树能起到过滤器的作用,以清除大气中的二氧化碳。如安置在板条上的吸收层可以捕获二氧化碳,用后可拆除进行填埋。但是批评意见认为,该方案捕获二氧化碳会耗费大量的能源,得不偿失。
该方案成功几率为4/5。碳封存技术在缓解气候变暖中很可能起到重要的作用,尽管并不一定是以人工树的形式。
海洋森林
科学家认为,大量的浮游生物和藻类是海洋中的草原和牧场,它们吸收二氧化碳,死亡后携带着所吸收的二氧化碳下沉到海底。如果海洋浮游生物和藻类越来越兴旺,就能从大气中吸收更多的二氧化碳。此设想成为最近在美国伍兹霍尔海洋研究所召开的专家会议上的核心议题。
可能的方法是用含铁肥料促进浮游生物的生长。据了解,微量的铁对海洋中浮游生物的生长起到关键的作用。世界许多海域中几乎不含铁,因此浮游生物也相对较少。
美国已开始进行这方面的实验,将数吨重的可溶性铁化合物倾入海中,以促进海洋中浮游生物的生长,几个试验性的计划正在进行之中。但批评人士警告说,用这种方法从大气中截获的二氧化碳极少,但却会造成新的污染。
该方案成功几率为2/5。此法已在试验之中,反对者认为该方法可能会危及海洋生物。