地球工程，能否拯救我們的未來？
修補氣候
地球，是人類最大的實驗室。自人類懂得鑽木取火以及耕種土地的那刻起，這個星球就成了我們修補大氣中氣體成分和數量的長期實驗基地。
近年來，科技的迅速進步和人口數量的激增加速了實驗的進展，而初期的實驗結果顯示，人類造成的影響不容樂觀。研究表明，人類不可能將地球的平均溫度的上升幅度控制在高於工業化社會之前的2oC以內，這是常被視作為一旦超過這個溫度，就將迎來有去無回的「臨界點」。如果那種情況真的發生，地球將會變成一個頻繁出現大規模乾旱、極端天氣和災難性海平面上升的煉獄。人口數量可能因各種疾病的肆虐和日益加劇的饑荒而受到嚴重影響。
氣候變化持續惡化的潛在後果：到了2025年，50億的人類將周期性的面臨水資源短缺。北極圈的永凍土將融化，並釋放出1900億噸的溫室氣體，繼續擴大當前的變暖趨勢。| 圖片來源：Futurism
為了改善這種潛在的危害，有人建議我們在地球上開展全新的實驗，來化解那些由氣候變化帶來的破壞性「報復」。這個實驗性的解決方案就是地球工程，一個用來改變地球氣候、使地球變得更適合人類居住的過程。
目前專家們雖然已提出許多可行方案，但每個方法的實施都面臨著各方面的巨大挑戰。這些方案的完成幾乎需要地球上的每個國家之間進行精確和持續的合作，這是一項從未完成過的壯舉。
更重要的是，科學家對地球工程在安全性方面仍然存在分歧。部分原因在於，由於影響地球氣候系統的變數眾多，因此任何方案都可能造成一些科學家無法預測的副作用。科學家已經為此產生了許許多多的爭論。
但用地球工程改變地球的提案仍然堅挺存在。許多科學家堅持視地球工程戰略作為拯救人類未來的最後一根稻草。
氣候變化持續惡化的潛在後果：到了2050年，世界上整整四分之一的植物和脊椎動物面臨滅絕；海洋酸化將消滅所有剩下的珊瑚礁。小冰川完全消失，大冰川縮小70%。同時，驚人、致命的熱浪將席捲全世界的主要城市。| 圖片來源：Futurism
斯坦福大學的氣候學家 Ken Caldeira 說：「假設全球變暖繼續持續，熱帶地區或許就會變得太熱，以至於大部分農作物都無法種植，從而導致大面積的作物欠收和大規模的饑荒。」 由於大氣中含有大量的二氧化碳，所以即使我們已經到了這個危機狀態，變暖依然會繼續下去。Caldeira 補充說：「地球工程是唯一已知能使地球在社會關聯的時間尺度內開始冷卻地球的方法。」
我們該怎麼做呢？
大約30年前，一位名叫John Martin的海洋學家在一次演講中說：「給我半桶鐵，我會還你一個冰河時代。」Martin的大膽聲明開啟了在之後十年內的第一批地球工程的研究。
Martin的理念從概念上看非常簡單，叫鐵質施肥（Iron Fertilization）。它所需要做的就是在一片寬闊的海洋表面撒上一層鐵（以硫酸亞鐵的綠色晶體的形式存在）。這些鐵會刺激浮游植物、海生植物的生長，接著植物會吸收二氧化碳並釋放出氧氣。從理論上說，如果大規模地開展這項措施，鐵質施肥將能移除大氣中的大部分由人為產生的二氧化碳。
鐵質施肥。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
根據美國宇航局（NASA）的說法，海洋中的自然碳循環每年大約將100噸的碳從大氣轉入深海中，並且提供了地球一半的氧氣。但是如果這種效應被人為的放大又會出現什麼問題呢？
簡而言之，會有很多問題。海洋科學家再三強調，雖然大量浮游藻類在活著時會吸收二氧化碳，但死亡後，它們的微小分解體會吸引大量細菌。大量瀕死的浮游植物聚集在一起招來的細菌能消耗掉周圍水域中的所有氧氣，從而形成一個讓任何游入這片區域的生物都會死亡或病變的「死亡地帶」。
2014年9月的墨西哥灣：淡藍和綠色的區域顯示了大量富集的藻類，會導致形成死亡區域。| 圖片來源：U.S. Air Quality
最重要的是，即使是最「理想」的鐵質施肥模式，對全球二氧化碳的濃度影響也可能不大。2008年，聯合國生物多樣性中心發布了一項禁止鐵質施肥試驗的中止規定。
然而，由於政府的傾向和甚至一些非法的施肥實驗的開展，這個想法在新聞報道中不斷湧現。海洋科學家一直對鐵質施肥的質量感到沮喪，有時他們認為這一風潮已經平息了，可之後又發現它們如同殭屍一般不斷侵襲。2009年，幾位著名的海洋專家在對這個話題的回顧中寫道：「我們建議現在是時候打破這個20年循環了。我們對海洋施肥已經有了足夠多的了解，因此敢說我們不該再將其列為緩解氣候變化的手段之一。」
氣候變化持續惡化的潛在後果：到了2085年，熱帶氣候區被「推進」至高緯度地區使許多種不同的熱帶疾病傳播至更多地域，許多人都會接觸到諸如登革熱、寨卡病毒和西尼羅河病毒等病原體。| 圖片來源：Futurism
更酷更亮
在地球工程中，鐵質施肥計劃的魅力在於其簡單性：它相對便宜，依靠的是我們已有的技術，使用的是科學家已經熟知的過程。
其他的地球工程策略並沒有這麼簡潔。例如，在空間放置浮動陣列的鏡子或大量「遮陽傘」來反射或阻擋陽光。據NASA在2006資助的一項研究工作發現，通過將全球陽光水平降低2％，就能足夠冷卻地球，甚至足以平衡大氣中二氧化碳的兩倍的熱量。
在空間中安放鏡子來反射陽光。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
這種提議對後勤的挑戰是巨大的，這需要數10億美元來設計並發射這些設備。此外，我們對直接阻斷陽光的潛在副作用了解甚少，據專家預測，這有可能導致農業生產力的降低、天氣模式的改變，極地冰蓋的移動，和海洋環流模式的變更。
太空遮陽傘。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
現在，研究人員更傾向於採用一些模仿地球自然過程的地球工程技術。地球工程的支持者最力挺的一種方法是平流層的氣溶膠注射，這是一種將反射性顆粒注入高層大氣的過程。如果這種方法能達到預期效果，顆粒將會反射入射的太陽光線，減少大氣的溫室效應。這種方法模仿了火山噴發後造成的影響，在過去，火山噴發已顯示出對地球具有冷卻效應。
但這也同時存在著風險。《自然》雜誌最近報道的一項模擬研究表明，在北半球的平流層注入氣溶膠可以使北半球局部地區略微降溫，甚至可能會減少北大西洋颶風。但是，這也會對撒哈拉以南的非洲地區造成毀滅性的乾旱。相反，若在南半球的大氣層釋放這些微粒，可以增加撒哈拉以南非洲地區的降雨量，但同時也會增加北大西洋的熱帶氣旋數量。在這兩種情況下，會發生這些現象是因為局部急流變得更強，並向各自的極點轉移。
氣溶膠注射。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
避免這種情況發生的唯一方法就是持續的定期注射氣溶膠，大氣科學教授Haywood 預計至少每6個月就需在赤道周圍的高海拔附近進行注射，以確保顆粒能均勻的分布。這是一個需要世界各國政府共同達成的全球協定，一個全世界所有人都想要改變我們一直生活的環境的共識。
雖然反射性氣溶膠可以降低地球的溫度，但並不會減少已存在於大氣中的溫室氣體。因此，這個計劃也要求我們在連續幾十年內都維持這種反射性氣體層，同時減少我們的總體排放量。如果做不到這樣，屆時地球的情況對人類來說可能會變得更糟糕。
氣候：分裂
對於大多數地球工程計劃來說，要想真正減輕氣候變化的影響，就不能妄想有一勞永逸的方法，這需要數十年甚至數百年如一日的持續維護。
Haywood說：「所有的模型都表明，假如我們從現在起到2100年之間都開展地球工程，然後在2100年突然停止工程，那麼只需約5年的時間，就能累積所有常態下積累的全球變暖。」這種反彈被稱為「終止效應」，意味著如果人類想要使用任何基於反射的地球工程策略（例如用氣溶膠或反射面），還必須同時大幅減少大氣中已有的溫室氣體和新的排放量。
這將使我們需要通過對政治體制、經濟繁榮和社會優先次序的改變，長期地對地球工程的進行維護。
對於反對地球工程的人來說，這就是真正的問題所在：我們應找到一個「快速解決」的方法，而不是減少對化石燃料的依賴。然而這些修復並不會像我們認為的那樣去運作。我們對地球的思考方式就如同一些想要想減肥的人，我們寧願邊吃減肥藥邊繼續胡吃海喝，但最後的付出會比直接採用健康飲食和加強運動要多得多。
ETC組織的拉丁美洲司長 Silvia Ribeiro 說：「地球工程計劃忽略了為什麼到現在為止仍沒有足夠多的政治主張要對氣候變化的做出更多應對，而他們反過來卻為自己的無作為辯護。」甚至地球工程的支持者也擔心這些計劃可能會鼓勵政治部門不再積極減排，例如美國國務卿 Rex Tillerson 最近就稱氣候變化「只是一個工程問題」。
科學家們早已厭倦了被捲入這種爭論。
氣候變化持續惡化的潛在後果：到了2100年，大氣中的二氧化碳預計達到840ppmv，這是過去65萬內間的最高水平。新的氣候區出現在39%的地球陸地表面，地球的地表特徵將轉移。屆時，乾旱將使沙塵暴席捲全世界。| 圖片來源：Futurism
這些都告訴了我們什麼？要做出與氣候變化有關的任何決定，無論是有關地球工程還是減排，人類這邊的進程基本都是相同的：我們需要共同達成協同合作的意願。即便明天就出現一種奇蹟般的地球工程技術，它能保證在沒有副作用的情況下就幫助我們恢復到工業化前的氣候，也仍需所有人一起對其進行測試和實施。
所以，前進的問題可能不是缺乏科研資金或政治問題——只是我們很難達到共識。這或許比科學難題都更具挑戰，也是一個自人類出現以來就有的問題。然而，為了避免最糟的情況，我們必須克服！
編譯：原原
參考鏈接：
https://futurism.com/climate-change-geoengineering/
https://futurism.com/images/our-warming-world-the-future-of-climate-change-infographic/
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