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太空遮陽傘或能解決全球變暖問題:地球組裝發

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人類活動已經使全球氣候發生了改變,那麼能否從太空著手、解決這一問題呢?

太空遮陽傘或能解決全球變暖問題:地球組裝發

電磁炮將使用與磁懸浮列車相似的技術。


新浪科技訊 北京時間5月11日消息,如何解決不斷加速的全球變暖問題,是地球目前面臨的最為急迫的挑戰之一。

有一項提議看上去非常不切實際:製作一把巨大的、安置在太空中的遮陽傘。既然我們已經在不經意間改變了我們的氣候,何不通過地球工程、刻意地對氣候施加一些影響呢?


這個想法固然十分激進,但說不定真能有點作用。即使二氧化碳含量不斷上升,減少光照量也能迅速給地球降溫。小行星撞擊地球、導致恐龍滅絕時,屏蔽了地球上90%的陽光,而我們只要減少2%到4%就可以使地球恢復到工業化之前的氣候了。


從英國皇家學會、NASA、再到歐盟,太空遮陽傘計劃在不少高級機構得到了人們的支持。它甚至吸引了最德高望重的全球變暖研究機構——聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的興趣。


這一概念或許將逐漸成為主流,但要真正實現它可就困難得多了。地球是一個始終處在運動中的系統,要想實現均勻降溫,遮陽傘必須被放在地球與太陽的引力相互平衡的地方,即拉格朗日點L1,據地球約160萬公里。

工程師詹姆斯?厄里(James Early)於1989年首次對該計劃提出構思。最初的設計是一塊巨大的、寬達2000公里的遮陽板。這塊板太過沉重,必須在月球上進行裝配。在此之後,又有人提出利用月塵、55000塊鐵絲網製成的鏡子、或由微型小傘構成的地球「腰帶」來遮蔽陽光。這還不算最大膽的想法呢:有人提議用相當於5*1015顆氫彈的炸藥,將地球炸得離太陽遠一點。


目前為止最大的挑戰是,如何將遮陽傘安置在太空中。目前將一磅物品發射到軌道上的成本至少為1萬美元(約合69400元人民幣)。並且自從1972年之後,人類還從未登上過月球。因此要想增加該計劃的可行性,這一裝置必須在地球上組裝才行。


天文學家羅傑?安吉爾(Roger Angel)認為他的方案可以解決這一問題:使用16萬億台可以飛行的空間機器人。每台機器人重量僅1克,和一隻大蝴蝶差不多。機器人上裝有鑽了細孔的透明薄膜,可以折射陽光。為了減輕重量,透鏡的厚度不能超過人類頭髮直徑的百分之一。「如果比這個厚度還薄,就擋不住陽光了。」他說道。


這些機器人將利用太陽能離子推進器進入軌道中(該技術已經被用在了歐洲航天局的Smart-1月球探測器上),形成一片直徑9.6萬公里的柱狀雲團。然後這些機器人需要「牧羊犬衛星」的定期疏導,防止它們撞在一塊兒,或者被折射的陽光推離了位置。「如果它們偏離了團隊,就會越飄越遠,最後落回地球上。」安吉爾說道。

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火山噴發會向空氣中排放大量含硫物質,能夠給地球降溫。

電磁炮


這樣一來,我們需要向太空發射2千萬噸重的東西,對於化學火箭來說,這仍然太沉重了。安吉爾的解決方案太過荒誕,多年來一直被認為不可能實現,因為它無疑是對物理法則的一種反抗:它將在一座大山中嵌入一門巨大的電磁炮。


該系統將利用某種形式的電磁能,將電轉化為推力,對貨艙進行加速,最終從山頂上發射出去。這種力名叫洛倫茲力,已經被我們用在了磁懸浮列車、火車、以及美國海軍的最新型武器上。拋開燃料費用不談,發射費用也許只有每磅20美元(約合130元人民幣),只需幾萬億美元,就足夠將這把「遮陽傘」發射到軌道上了。


唯一的問題是,這樣的技術目前還不存在。


目前為止,最容易的方法——也是最簡單的方法是,在地球上模擬出一場自然災害。小行星撞擊和火山爆發之所以具有冷卻效果,主要是因為這些災害會導致富含硫的岩石蒸發為氣體,從而排放出了大量的硫。這些顆粒會在空氣中盤桓數年,增加大氣的密度和陽光反射率。最近一次這樣的事件發生在1991年,皮納圖博火山爆發時,向大氣中排放了成千上萬噸二氧化硫氣體。在接下來的幾年中,地球的溫度下降了零點幾度。

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據估計,1千克硫便可以抵消幾十萬千克二氧化碳造成的溫室效應。如今全球變暖的形勢越加緊迫,一次人造的超級火山爆發也許正是解決這一問題的一劑良藥。

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雖然太空遮陽傘能夠降低地球的平均氣溫,但寒帶氣溫下降的幅度不如熱帶氣溫大。


臭氧之憂

但目前我們還不清楚這種做法在實際中究竟能否起到應有的作用。地球降溫的速度會多快?能夠降下來多少度?火山灰會不會逐漸把整個地球都覆蓋了呢?畢竟,只要比我們預期的多降了幾度,就可能引發災難性的後果。不過,布里斯託大學的火山學家馬修?沃森(Matthew Watson)卻不這麼想。「有人說,『萬一我們不小心把地球降到零下20度了怎麼辦呢』。但我覺得這完全是胡扯。我們都很清楚火山會對全球氣溫造成怎樣的影響。「


沃森認為,這種方法真正的風險在於,它可能會引發一些意想不到的後果。臭氧層能夠保護我們免受致癌紫外線的傷害。1987年的蒙特利爾議定書規定,不得使用會對臭氧層造成破壞的物質。這些物質統稱氯氟碳化合物,曾廣泛運用於冰箱製冷劑和噴霧瓶中。但即便如此,每年春天,南極上方的臭氧層仍會出現一個空洞。


而硫顆粒恰好會對臭氧層造成嚴重的破壞。美國羅格斯大學的艾倫?羅伯克教授(Alan Robock)就該現象可能引發的風險發表了一篇報道。」在兩次大型火山爆發之後,我們都觀察到了廣泛的臭氧消耗現象。這種現象一直在全球各地發生。」


還有天空的問題。即使在晴天時,這些能夠散射光的粒子也可能把藍天變得白蒙蒙的。有了這樣一層由硫構成的「遮陽傘」,漫射輻射將會增多,直射的陽光則會減少。「在多雲的天氣就會出現這種現象,你看不見太陽,但天空仍然是亮的。」沃森說道。不過,雖然這種情況令人不安,我們還是有一線希望的。


雖然火山爆發會向大氣中排放大量的溫室氣體,但二氧化碳的累積速度其實是減少了。沒有人知道這其中的原因,一種可能的解釋是,植物喜歡這種霧蒙蒙的天氣,由於溫度下降,它們可以長得更好。「這其實是一個很好的論點。我們很難預測這種做法會帶來怎樣的結果,因為整個系統實在是非常、非常複雜。」


為了解決這些疑問,英國布里斯託大學的丹?朗特(Dan Lunt)和同事們開展了一項氣候模型研究,來預測「遮陽傘」會對氣候產生什麼樣的影響。


該模型包含三個不同的情境:工業化之前的地球,「溫室般的地球」(大氣中的二氧化碳含量是現在的4倍,平均氣溫比現在高6度),以及「被遮陽傘遮住的地球」(二氧化碳含量也是現在的4倍,但光照減少了4%)。在最後一種情境中,相當於每平方米減少了55瓦特的光照量,和一隻燈泡差不多。


他們發現,,「遮陽傘」正好可以抵消由於溫室效應而上升的溫度,說明人類的地球工程取得了成功。但情況也並非這麼樂觀。與工業化之前相比,熱帶地區的溫度下降了1.5度,高緯度地區則升高了1.5度。並且,就算有了太空遮陽傘,海冰的數量也依然減少了。這是因為整個地球會被均勻地遮住,而熱帶地區接收到的陽光本就比極地多得多,因此減少了4%之後,熱帶損失的陽光也更多。


「被遮陽傘遮住的地球」也比現在要乾燥一些,降水量平均減少了5%。「如果你把全球溫度降低到工業化之前,地球就會變得非常乾燥。要解決這一問題,我們只能繼續讓全球變暖發揮一點餘熱。」氣候科學家本?克拉維茨(Ben Kravitz)說道。


在這個不完美的世界中,有些國家會比其它國家過得更好。遮陽傘能夠保護部分地球免受洪水的侵擾,但又會在其它地球引發旱災。「要應對這一問題,需要全球通力合作,但每個國家肯定都會為自己的利益據理力爭,到時可能會出現各種各樣的政治陰謀。」朗特說道。


那麼,太空遮陽傘真的能阻止全球變暖嗎?如果用地球工程的方法解決氣候變化問題,可能反而會帶來更多的氣候變化。克拉維茨對此表示贊同:「有些事情只有做了之後才能明白。在我們了解地球工程的能耐之前,我們還有很多工作要做。」


沃森則認為這是一個權衡風險的問題。「十年之前,地球溫度升高8.5度簡直就像末日降臨一樣,聽上去那麼不切實際。但如今已經不是這樣了。」在這樣的情況下,我們有沒有可能進行干預呢?沃森表示:「我認為有可能。我們應該盡自己所能,阻止世界末日的到來。」(葉子)

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