Охладить землю: все технологии изменения климата

Но такое симптоматическое лечение способно в лучшем случае поставить глобальное потепление на паузу. Вопрос в том, какие угрозы несет направленное вмешательство в океаны и атмосферу, и не тот ли это случай, когда лекарство может оказаться хуже болезни.

Одно из самых распространенных направлений геоинженерии — усиление альбедо Земли, то есть ее способности отражать солнечное излучение обратно в космос; чем больше света отражает поверхность планеты, тем меньше она его поглощает и тем меньше нагревается.

Вспенивание океана

Океан покрывает 70% планеты, и повысить его альбедо можно, увеличив количество белой морской пены на его поверхности: коэффициент отражения у пены в 10 раз выше, чем у водной глади. Для этого некоторые ученые предлагают искусственно вспенивать воду с помощью кораблей, тем самым охлаждая океан.

НО!

Поверхность воды, сплошь покрытая воздушными пузырьками, пропускает внутрь меньше солнечного света, нанося вред морским экосистемам, в том числе — мешая водорослям поглощать CO₂.

К тому же, создать на поверхности мирового океана достаточно пены, чтобы глобально охладить планету, будет крайне сложно и энергозатратно.

Отбеливание облаков

Другой подход — усиление альбедо облаков с помощью морской соли. Чем плотнее облака, тем лучше они отражают солнечный свет, но дело в том, что для их образования в атмосфере должны присутствовать мелкие аэрозольные частицы — облачные ядра конденсации.

Ученые предлагают запустить в океаны специальные суда, которые будут распрыскивать пар из морской воды; попав в облако, частицы соли увеличат его плотность и светоотражающую способность.

К тому же, такие облака станут светлее, а значит, будут отражать больше солнечного излучения. Таким образом можно не только замедлить нагревание Земли, но и локально снизить интенсивность тропических циклонов.

НО!

Ученые признают, что недостаточно представляют себе последствия такого подхода: вмешательство в механизм образования облаков может повлечь за собой непредсказуемые изменения местного климата и экосистем, а также повлиять на океанские течения и погодные условия в других частях света. К тому же, только запуск этой технологии обойдется в десятки миллионов долларов.

Побелка крыш

Города занимают около 3% земной поверхности, так почему бы не подумать об их отражающей способности? По некоторым подсчетам, перекрасив крыши и тротуары всех населенных пунктов в светлые цвета, человечество могло бы компенсировать годовой объем выбросов CO₂.

НО!

Такой метод приведет к локальному охлаждению в периоды жары, а зимой придется тратить больше энергии на обогрев дома с белой крышей.

Что до глобальной температуры, она либо спадет незначительно, либо, наоборот, вырастет: отраженный свет будет еще больше нагревать мелкие частицы в тропосфере.

Космическая оборона

Наконец, можно попробовать вообще не подпускать часть солнечного излучения к Земле, отражая его еще на орбите.

Ученые давно предлагают размещать между Землей и Солнцем разного рода светоотражатели: гигантские зеркала, громадную вогнутую линзу, стеклянный экран, который будет рассеивать солнечный свет на подступах к атмосфере, и даже опоясывающее Землю кольцо из управляемых космических зонтиков.

Самая свежая идея — загородить планету обширным солнцезащитным экраном из сотен тысяч управляемых дисков, которые в состоянии отразить до 2% излучения Солнца.

НО!

Для разработки любого из орбитальных отражателей потребуются годы и триллионы долларов. Кроме невообразимых затрат, здесь много технических трудностей: пока неясно, как сконструировать и непосредственно разместить зеркала в космосе.

Астероид на страже

Ученые предлагают окутать Землю облаком астероидной пыли. То есть разместить между Землей и Солнцем астероид достаточно большой массы, чтобы его гравитация притянула за собой пылевое облако — оно-то и должно частично укрыть планету от солнечного излучения и охладить ее.

НО!

Если не обращать внимания на то, что громадный астероид у земной орбиты представляет реальную опасность для человечества, главной сложностью остается отсутствие необходимых технологий.

Ближайший подходящий астероид помог бы заблокировать до 7% входящего солнечного излучения; беда в том, что он весит 130 квадриллионов килограммов, а мы пока не умеем перетаскивать в космосе объекты такого размера. К тому же, нет возможности заранее протестировать щит из космической пыли на эффективность.

Листья-отражатели

Ученые также обратили внимание, что листва некоторых сельскохозяйственных культур — кукурузы, ячменя, проса — отражает солнечный свет лучше других сортов: листья у них более широкие и блестящие из-за покрывающего их воскового налета.

При помощи генной инженерии можно дополнительно повысить альбедо этих сортов и отдавать им предпочтение при планировании посевов. Это могло бы точечно сбить температуру воздуха (и, например, ввести моду на диету «с высоким альбедо»).

НО!

Негативные последствия такого метода не изучены, а его эффективность ограничена не только местом, но и временем: вегетационный период растений никто не отменял.

Стратосферная вуаль

Солнечный свет отражает не только поверхность планеты, но и атмосфера. Чтобы ей в этом помочь, предлагается, например, распылять в стратосфере Земли аэрозоли на основе серы и другие светоотражающие частицы (от оксида алюминия до алмазов).

Такой солнцезащитный экран будет отражать часть излучения в космос, не подпуская его к поверхности планеты. Идея вдохновлена вулканами: при мощных извержениях в атмосферу попадают мегатонны пепла и пыли, которые быстро охлаждают воздух и могут ненадолго снизить глобальную температуру Земли вплоть до 1°C.

НО!

Во-первых, чтобы покрыть всю планету такой стратосферной «вуалью», понадобятся миллиарды долларов в год.

Во-вторых, такая технология — лишь временная заплатка: как только распрыскивание прекратится, проблема вернется.

В-третьих, наличие в атмосфере соединений серы может существенно повлиять на режим распределения осадков и плотность озонового слоя.

Наконец, светоотражающие аэрозоли создадут затемнение, которое может привести к падению урожайности сельскохозяйственных культур.

Магомет бежит от горы

А как насчет того, чтобы просто отодвинуть Землю от Солнца?

Высказывались и такие идеи. Правда, чтобы сместить земную орбиту на 1,5 млн км (это компенсирует текущий рост CO₂ в атмосфере), понадобится объем энергии, равный взрыву 5 квадриллионов водородных бомб.

Либо можно воспользоваться «гравитационным буксиром» — и через миллионы лет у нас получится откатиться подальше от источника тепла. Стоит ли говорить, что стоимость у таких проектов буквально астрономическая.

Другое крупное направление геоинженерии — снижение концентрации парниковых газов в атмосфере. Здесь технологии нацелены на откачивание углекислого газа и метана из воздуха.

Озеленение пустынь

Казалось бы, первое, что приходит на ум, — масштабная высадка деревьев: леса поглощают углерод, и увеличение их площади способствует естественному удалению CO₂ из атмосферы.

Более того, озеленение засушливых зон вроде Сахары и австралийских пустынь могло бы сделать их гораздо более пригодными для жизни.

НО!

Так называемое облесение — малоэффективное и дорогое решение. Даже если засадить деревьями все пустыни Северной Африки и Австралии, они будут поглощать недостаточно CO₂, чтобы ощутимо повлиять на глобальную температуру.

К тому же, неясно, как орошать такие обширные территории или как отреагируют на эти изменения климат и экосистемы. Вдобавок, среди всех природных зон пустыни обладают одним из самых высоких альбедо, и, покрыв их лесами, мы значительно сократим отражающую способность земной поверхности.

Геосеквестрация углерода

Еще один проект по улавливанию атмосферного CO₂ — его прямая откачка через фильтры.

При таком методе воздух загоняют в специальные вентиляторы, а на выходе получают сжиженные углеродсодержащие газы. Их можно вновь пустить на топливо или захоронить глубоко под землей — во втором случае процесс имитирует то, как захват и захоронение углерода происходят в природе.

НО!

Для того, чтобы надежно захоронить CO₂ на тысячи лет, придется на большой глубине вспрыскивать его в пористые скальные образования, над которыми обязательно должны располагаться непроницаемые горные породы — только так газ не просочится обратно в атмосферу.

Найти подходящие для таких «инъекций» участки земной коры сложно. К тому же, утечки все равно могут происходить, например, в случае землетрясений.

Удобрение океана

У фитопланктона ключевая роль в естественном выводе углерода из атмосферы. Одноклеточные водоросли поглощают до 40% производимого нами CO₂; отмирая, они опускаются в глубокие слои океана, погребая на дне накопленный углерод.

Для роста фитопланктону нужно железо, отсюда и геоинженерное решение — насыщать океан ионами железа. Водоросли будут быстрее расти и активнее фотосинтезировать, а в океане станет больше растительной пищи для морских обитателей.

НО!

Непонятно, сколько углерода можно так захоронить. Биохимические последствия вмешательства непредсказуемы: так, из-за переизбытка фитопланктона океан может выделять больше оксида азота, который сам является парниковым газом.