发射500万吨钻石！？科学家开最“烧钱”脑洞

编译 ｜ 李木子

从向海洋倾倒铁到向太空发射镜子，利用“地球工程”冷却地球的提议往往充满争议，有些甚至不切实际。现在，脑洞大开的科学家又有了一个新想法，认为可以避免其他“地球工程”存在的陷阱。

在近日发表于《地球物理研究快报》的这项建模研究中，科学家报告称，每年向平流层发射500万吨钻石微粒，可以使地球温度降低1.6摄氏度，足以避免全球变暖带来的最严重后果。然而，这个计划并不便宜。专家估计，在本世纪剩余时间里，它将花费近200万亿美元，远超使用硫微粒的传统方案。

非营利性组织“太阳能地球工程公正审议联盟”执行董事Shuchi Talati说，像这样权衡不同“地球工程”材料利弊的研究非常有价值。“你需要了解微粒的前期物理学知识，然后才能就其更广泛的影响进行讨论。”

这项新研究涉及一种被称为平流层气溶胶注入的“地球工程”。该想法的灵感来源于火山活动。火山喷发将数百万吨二氧化硫气体抛入平流层。在那里，这种气体与水蒸气及其他气体发生反应，形成硫酸盐气溶胶—— 一种将阳光反射回太空的悬浮微粒。其影响可能是巨大的，例如，1991年皮纳图博火山喷发就在几年内使地球降温0.5摄氏度。

但人工注入硫微粒会带来许多气候风险。硫酸盐气溶胶包括微小的硫酸液滴，这是酸雨的主要成分之一。气溶胶还会消耗臭氧层，加剧平流层变暖，扰乱低层大气的天气和气候模式。

瑞士苏黎世联邦理工学院气候科学家Sandro Vattioni和同事想知道，替代微粒是否会带来更少的负担。

于是，他们建立了一个3D气候模型。该模型结合了气溶胶的化学性质、在大气中的传播方式以及如何吸收或反射热量等信息，还考虑了气溶胶的两个较少研究的微物理性质——沉降和凝结。太阳能“地球工程”的微粒会慢慢沉降出大气层，其间提供更持久的冷却。它们还应该避免结块，因为结块往往会捕获热量，而单个、更圆的微粒会将热量反弹回太空。

研究人员模拟了7种化合物的影响，包括二氧化硫以及钻石、铝和方解石的微粒。他们在模型中评估了每种微粒在45年内的影响，其中每个试验都在超级计算机上实时进行了一周多的模拟。结果表明，钻石微粒在反射辐射的同时，还能持久保持在高空中并避免结块。

Vattioni说，为了实现将地球冷却1.6摄氏度的目标，每年需要向平流层注入500万吨钻石微粒。因此需要大幅提高合成钻石的产量，这样高空飞机才能将这些磨碎的钻石撒到平流层。

硫是被评估的微粒中第二差的，因为它倾向于吸收某些波长的光并捕获热量。这种平流层变暖不仅会抵消一些预想的冷却，还会扰乱地球表面的气候模式，如厄尔尼诺现象。Vattioni说，之前的研究低估了这一重要副作用。

然而，美国康奈尔大学气候科学工程师Douglas MacMartin说，钻石微粒也不理想，因为成本将是巨大的。一项研究估计，合成钻石微粒的价格约为每吨50万美元，是硫磺的2400倍，如果从2035年到2100年进行部署，成本将达到175万亿美元。

而一些科学家仍然反对进行“地球工程”研究。他们担心大规模实施会带来不可预见的后果，并认为这会“挪走”减少碳排放和气候影响研究的资金。

美国普渡大学大气科学家Daniel Cziczo说，鉴于所有悬而未决的不确定性，这一结论“非常具有误导性”。

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