地球究竟能有多熱金星就是我們的未來

科技 09-07

【科技訊】9月7日消息，全球變暖現在已經是一個非常嚴重的問題了。地球的氣候一年比一年惡劣，溫度一直在不斷上升。地球的溫度究竟能變得有多熱?到時候人類又將面臨什麼?

2015年11月英國經歷了有史以來最炙熱的11月，而就在不久前世界氣象組織(World Meteorological Organization，簡稱WMO)剛發布消息稱2015年很可能是有史以來最熱的一年。全球溫度已經高於工業化前水平一攝氏度，這已經到達兩攝氏度上限的一半——2009年全球領導人承諾阻止溫度上升不高於工業化前水平兩攝氏度。至少就目前而言，全世界的溫度似乎一直在上升。地球究竟能變得多熱?人類導致的變暖效應究竟是否存在上限?

對地球而言氣候變化並不陌生，縱觀46億年的歷史，地球經歷了無數次溫度波動，但最終總能回歸到大約相同的溫度範圍，這是因為它存在控制自身溫度的機制。其中一個關鍵機制就是溫室效應。空氣中的溫室氣體，主要是二氧化碳、甲烷和水蒸氣，會圍困來自太陽的輻射，就像一個隔熱層包裹著地球。

地球究竟能有多熱金星就是我們的未來

沒有溫室效應，地球平均溫度將低達-18攝氏度，地表將覆蓋冰。我們所知的生命將無法存活。很明顯溫室效應是個好現象，但它也可能過猶不及。

人類存在地球的時間非常短，然而我們卻成為地球氣候變化最重要的驅動因素。通過燃燒化石燃料和砍伐樹木，我們向大氣層釋放了越來越多的二氧化碳，而這已經導致溫度上升。

在2000年至2010年十年間，我們釋放二氧化碳的速率已經超過了前十年的四倍，且這種上升趨勢並沒有任何逆轉的跡象。問題在於，這些額外的溫室氣體在未來幾十年或者幾個世紀內將地球加熱到什麼程度?

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為了預測未來地球的狀態，科學家們建立了電腦模型模擬地球氣候變化。這些模型非常複雜，但它們最終還是依賴簡單的物理學，例如空氣和水的特性。通過結合人為和自然變化，這些模型可以估計當釋放了特定量的溫室氣體，氣候將如何發生變化。

2013年至2014年，政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panelon Climate Change，簡稱IPCC)將這些預測整理成報告。結果表明如果溫室氣體釋放量像過去五十年一樣繼續上升，那麼在本世紀末全世界溫度將比工業化前水平高出四攝氏度。此外，這種變暖效應並不會在本世紀末停止。

隨著時間的推移，我們將越難預測未來可能發生的情況。目前的模型表明2200年全球溫度將比工業化前水平高出七攝氏度，但這一溫度將保持穩定，前提是我們不再釋放溫室氣體。

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然而，我們無法確保這一點，因為地球氣候是一個非常複雜的系統。隨著氣候變暖，好幾個過程的發生可能導致變暖加劇。例如，更溫暖的世界會導致雪和冰的融化，暴露出吸收而非反射太陽熱量的黑暗土地。相似的，地表將蒸發更多水蒸氣，由於水蒸氣也是溫室氣體，它將圍困更多的熱。

海洋可以減緩氣候變化，因為空氣中的二氧化碳會溶解在海洋里。但更溫暖的海洋吸收的二氧化碳較少，導致空氣里殘留的二氧化碳更多。這些反饋都較好理解，但其它的則很難解釋：例如，雲覆蓋量的改變將如何影響氣候?或者極地永久凍土裡的甲烷將何時釋放?氣候模型只能基於我們已知信息進行預測，所以當溫度上升到超出人類所經歷的範圍，那麼做出的預測就不那麼可靠了。就此我們可以另闢蹊徑：調查過去所發生的一切。

大約5500萬年前，地球經歷了歷史上最快速的溫度上升事件之一。在古新世—始新世氣候最暖期(Paleocene-Eocene Thermal Maximum，簡稱PETM)，極地地區海洋表面平均溫度高達10攝氏度，而同比現在溫度只有-2攝氏度。當時棕櫚樹可以生長在北至北極圈的地區，極地地區完全沒有冰。有些物種可以在悶熱環境里繁衍生長，而其餘的則滅亡。

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很明顯溫室氣體是主要的驅動因素。尤其是海底逃逸的大量甲烷釋放至大氣層，加劇了溫室效應。至於甲烷是如何逃逸的目前仍是未知。科學家們提出了火山爆發或者彗星撞擊的可能性，但最可能的解釋是地球因為其它某種原因而逐漸變暖。當它到達特定溫度，存儲在海底的甲烷變得不穩定。

PETM表現出與當今世界非常相似的軌跡。尤其值得一提的是溫室氣體的含量大約與人類燒光所有化石燃料所釋放出的量相當。這些氣體將導致在幾千年的時間內地球溫度升高至少五攝氏度，甚至可能高達八攝氏度。這是否就是變暖的極限?還是地球可以變得比PETM時期更炙熱?

此外還有一個或可能加熱地球的理論機制：「逃逸的溫室效應」。加熱地球會釋放更多溫室氣體，導致加劇的變暖效應。理論上來說這種自動供給機制將變得無法阻擋，將地球加熱上百攝氏度。但這在地球上卻從未發生過，科學家們相信這種現象在30至40億年前地球最近的鄰居金星上真實上演過。

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金星比地球距離太陽更近，所以它最初的溫度也更高。金星表面溫度是如此之高以至於所有液態水都蒸發至空氣中。水蒸氣圍困了更多熱，而金星表面沒有水因此無法吸收存儲二氧化碳。這導致極端的溫室環境。最終所有的水蒸氣都丟失至太空，導致金星大氣層里96%都是二氧化碳。現在金星全球溫度為462攝氏度，這一高溫足以融化鉛，它使得金星成為太陽系裡最炙熱的行星，甚至超過了距離太陽更近的水星。

幾乎可以肯定的是，在幾十億年的時間裡地球也將難逃這樣的噩運。隨著太陽逐漸變老，它將耗盡燃料並變成一顆紅巨星。最終它是如此明亮以至於地球無法將額外的熱量消散至太空。地球表面溫度將繼續上升，煮沸海洋，引發殺死所有已知生命的逃逸的溫室效應，最終只剩下一個被厚厚一層二氧化碳烘烤的地球。

然而，太陽的這些變化將發生在幾十億年後，所以目前尚不算迫在眉睫的問題。真正問題在於我們自己是否會引發逃逸的溫室效應?2013年發表的一篇文章表明這是可能的，前提是我們釋放了難以置信的大量二氧化碳。這些氣體目前濃度為400ppm，相比工業前水平的280ppm有所增加。要引發逃逸的溫室效應，這一濃度水平必須增加到300ppm。

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這將需要燃燒所有已知的化石燃料所釋放出的二氧化碳量的十倍。考慮到溫室氣體的來源還有很多，例如PETM時逃逸的海底甲烷，所以我們無法將這種可能性完全排除，但目前看來這種可能性還比較低。但這並不意味著加熱地球沒有任何危害。幾攝氏度的溫度上升會帶來各種氣候影響，尤其是考慮到地球某些地區太炙熱以至於人類無法生存。

地球上最炙熱的地方，例如美國加州的死亡谷，溫度高達50攝氏度。這樣的熱是非常危險的，但加上合理的護理還是可以存活的。這是因為空氣是乾燥的，所以我們可以通過排汗降溫。如果空氣炎熱又潮濕，就像熱帶叢林一樣，那問題就有些棘手。空氣飽含水分意味著我們汗液蒸發的要更慢，降溫冷卻也相應的更慢。

評估熱和濕度的結合的最佳方式便是測量「濕球溫度」，這是指小球被濕布包裹同時有風扇朝它吹風時的溫度。如果你在排汗，那麼這就是你的皮膚可以冷卻的最低溫度。

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人類必須保持37攝氏度的核心體溫。為了確保我們可以散熱，皮膚的溫度大約都在35攝氏度。這暗示著濕球溫度高於35攝氏度——且這個溫度維持數小時——將是致命的，即使我們能夠存活下來，我們也必須保持靜止不動。

即使在最悶熱的熱帶雨林，目前記錄的最高濕球溫度也從未超過31攝氏度。這是因為潮濕而炙熱的空氣是不穩定的，它會上升而冷卻的空氣在下方掃過，後者也是引發熱帶風暴的原因。但這也不是一成不變的。

只有在周圍空氣冷卻且密集時，空氣才會上升。所以如果氣候變化加熱了熱帶，空氣將在上升之前變得更加炙熱和潮濕。2010年發表的一篇文章估計，全球溫度平均上升一攝氏度，最大的濕球溫度將上升0.75攝氏度。這產生了某些令人心有餘悸的結論。全球溫度上升7攝氏度——我們預計將發生在2200年——會導致地球某些地區不適應人類生存。全球溫度上升12攝氏度，地球一半以上的地區將變得無法生存。

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