پرتاب میلیون‌ها تن گرد الماس به آسمان ممکن است سیاره ما را نجات دهد
پیشنهادهایی برای خنک‌سازی سیاره از طریق مهندسی ژئوالا اغلب بحث‌برانگیز و عجیب به نظر می‌رسد. سال گذشته، برای مثال، دانشمندان پیشنهاد استفاده از گرد ماه معلق بین زمین و ماه برای جلوگیری از نور خورشید را مطرح کردند.
برخی بر این باورند که شرایط فوق‌العاده توجیهی برای این اقدامات افراطی به عنوان آخرین راه برای جلوگیری از فاجعه اقلیمی است.
این ماه، تیمی از ETH زوریخ یک پیشنهاد جاه‌طلبانه ارائه کردند که شامل شلیک پنج میلیون تن گرد الماس به استراتوسفر هر ساله می‌شود. به طور تئوری، این امر سبب خنک‌سازی سیاره به میزان 1.6 درجه سانتی‌گراد خواهد شد و از بدترین اثرات تغییرات اقلیمی جلوگیری می‌کند.
این روش نیز به اندازه دیگر پیشنهادات اخیر بحث‌برانگیز است. در حالی که ممکن است برای محیط زیست بهتر باشد، هزینه‌ای عظیم به مقدار 200 تریلیون دلار در طول باقیمانده قرن خواهد داشت.
در مصاحبه‌ای با Interesting Engineering ، سندرو واتتیونی، یکی از دانشمندان آب و هوایی پشت این پیشنهاد جدید، گفت این روش می‌تواند به زمین ما کمک کند. با استفاده از این روش، آب و هوا می‌تواند "به صورت مصنوعی تا زمانی که به صفر حرکت گازهای گلخانه‌ای جهانی دست یابیم، خنک شود،" واتتیونی توضیح داد.
مهندسی ژئوالا به دنبال تقلید از فوران‌های آتشفشانی
به طور سنتی، دانشمندان پیشنهاد داده‌اند که ذرات گوگرد به جو برای جلوگیری از بدترین اثرات گرمایش جهانی پمپاژ شود. این نوع مهندسی ژئوالا، به عنوان تزریق آئروسل استراتوسفر (SAI)، از مطالعه آتشفشان‌شناسی الهام گرفته شده است.
تاریخچه فوران‌های آتشفشانی نشان می‌دهد که میلیون‌ها تن دی‌اکسید گوگرد به استراتوسفر پرتاب شده‌اند. این دی‌اکسید گوگرد با بخار آب و سایر گازها واکنش می‌دهد و آئروسل‌های سولفات ایجاد می‌کند. نتیجه این است که این آئروسل‌ها در جو نور خورشید را به فضا منعکس می‌کنند و سیاره را خنک می‌کنند.
واتتیونی، پژوهشگر فوق‌دکترا در ETH زوریخ، به IE گفت: "فوران‌های آتشفشانی آنالوگ طبیعی مهندسی ژئوالا خورشیدی هستند و فوران‌های بزرگ آتشفشانی نیز منبع ایده مهندسی ژئوالا خورشیدی هستند".
او توضیح داد که یکی از مثال‌های فوران آتشفشانی که سیاره ما را خنک کرد در سال 1991 اتفاق افتاد. فوران کوه پیناتوبو در فیلیپین آب و هوای جهان را حدود 0.5 درجه سانتی‌گراد خنک کرد. این اثر چندین سال پس از فوران ادامه داشت.
در حالی که تقلید از فرآیندهای طبیعی فوران‌های آتشفشانی احتمالاً کارآمدترین روش SAI باشد، معایب خود را دارد. این روش به دلیل اثرات بالقوه مضر ذرات گوگرد بر محیط زیست بحث‌برانگیز است.
واتتیونی گفت: "به دلیل آنالوگ طبیعی فوران‌های آتشفشانی، بیشتر تحقیقات روی SAI بر تزریق گوگرد متمرکز شده‌اند"، "اما این منجر به برخی اثرات جانبی نامطلوب می‌شود مثل کاهش لایه اوزون استراتوسفر یا گرمایش محلی استراتوسفر که می‌تواند چرخه جو جهانی را مختل کند".
او ادامه داد: "در کار ما نشان دادیم که استفاده از دیگر انواع ذرات با خواص نوری مطلوب مانند ذرات آلومینا، کلسیت یا الماس می‌تواند به طور قابل‌توجهی اثرات جانبی نامطلوب را که هنگام تزریق گوگرد رخ می‌دهد، کاهش دهد".
تزریق آئروسل الماس ممکن است برای سیاره بهتر باشد
مطالعه واتتیونی و تیمش، منتشر شده در Geophysical Research Letters , مدل‌هایی را که برای آزمایش مواد مختلف SAI استفاده کردند، تشریح می‌کند. واتتیونی توضیح داد که "مطالعه فوران‌های آتشفشانی به ما اجازه داده است که مدل‌هایی مانند مدل مورد استفاده در مطالعه‌مان را توسعه داده و آزمایش کنیم".
تیم با مقایسه شبیه‌سازی‌هایشان با مشاهده‌های دنیای واقعی فوران‌های آتشفشانی، مدل‌هایشان را اعتبارسنجی کرد. مدل‌هایشان چندین ناشناخته را در مورد اثر SAI گوگرد نشان دادند.
"ما چیزهای زیادی درباره تعاملات میکروفیزیکی میان آئروسل‌های اسید سولفوریک و نحوه تعامل آنها با اشعه و شیمی استراتوسفر یاد گرفتیم"، واتتیونی گفت. او ادامه داد: "با مطالعه این فرآیندها، ما می‌توانیم به عنوان مثال، نشان دهیم که تعاملات میکروفیزیکی آئروسل‌های اسید سولفوریک در طول فوران آتشفشانی — که یک پتک انتشار واحد است — و تزریقات پیوسته در طول مهندسی ژئوالا خورشیدی، مشابه نیستند". "بنابراین آنالوگ طبیعی فقط در حد محدودی صحت دارد".
دانشمندان تصمیم گرفتند که جایگزین‌های ذرات گوگرد را با استفاده از مدل‌هایشان آزمایش کنند. با این حال، واتتیونی اذعان کرد که "هیچ مشاهده یا آنالوگ طبیعی برای ذرات جامد در استراتوسفر وجود ندارد، که منجر به عدم قطعیت‌های بیشتری در مورد تأثیر آنها بر اوزون استراتوسفر و تعامل با اشعه می‌شود".
او ادامه داد: "بنابراین، با وجود مزایای بالقوه مواد جامد نسبت به گوگرد، عدم قطعیت‌ها برای SAI بر پایه گوگرد به طور قابل‌توجهی کمتر است".
بررسی جایگزین‌های ارزان‌تر
سرانجام، تیم دریافت که ذرات الماس می‌تواند یکی از کارآمدترین جایگزین‌ها برای گوگرد باشد. با این حال، هزینه می‌تواند یک مانع عمده باشد. یک مطالعه تخمین می‌زند گرد الماس 2400 برابر گران‌تر از گوگرد است. بین 2035 و 2100، پیاده‌سازی می‌تواند 175 تریلیون دلار هزینه داشته باشد.
نکته اساسی این است که دیگر جایگزین‌های ایمن‌تر نسبت به گوگرد وجود دارند که ممکن است هزینه کم‌تری نسبت به گرد الماس داشته باشند.
واتتیونی گفت: "اگر راهی ندهید که تولید الماس ارزان‌تر و مصرف انرژی کمتر باشد، احتمالاً گرد الماس یک جایگزین خوب برای مواد دیگر نیست".
او ادامه داد: "با این حال، ذرات کلسیت، به عنوان مثال، در مطالعه ما به خوبی عمل کردند". "آهک، معدنی ساخته شده از کلسیت، در بسیاری از مناطق جهان فراوان است. بسیاری از کوه‌ها از آهک ساخته شده‌اند و تولید ذرات کلسیت احتمالاً به اندازه SAI بر پایه گوگرد ارزان خواهد بود".
یک راه نجات برای بشریت
با وجود عدم قطعیت‌ها در مورد هزینه‌ها و اثرات ذرات جامد، تیم ETH زوریخ معتقد است که هنوز مهم است که جایگزین‌ها را آزمایش کنیم. مهندسی ژئوالا خورشیدی می‌تواند به بشریت راه نجاتی از تغییرات اقلیمی بدهد.
با این حال، واتتیونی تأکید می‌کند که او مهندسی ژئوالا خورشیدی را به عنوان آخرین راه حل نمی‌نگرد. بلکه، او معتقد است که باید بخشی از تلاش جهانی بزرگ برای کاهش تأثیر تغییرات اقلیمی باشد. به گفته پژوهشگر فوق‌دکترا، این می‌تواند سیاره را به اندازه کافی خنک کند تا به ابتکارات کاهش انتشار زمان بیشتری دهد. همچنین زمان بیشتری برای مقیاس‌بندی فناوری‌های حذف کربن از جو فراهم می‌کند.
"انتشارات گازهای گلخانه‌ای جهانی هنوز هر ساله کمی افزایش می‌یابند،" واتتیونی گفت. "اما برای متوقف کردن گرمایش جهانی نه تنها باید آنها را کاهش دهیم، بلکه باید هرچه زودتر به صفر برسانیم تا گرمایش جهانی زیر 1.5 درجه سانتی‌گراد باقی بماند – هدف تنظیم شده در توافق‌نامه پاریس در سال 2015."
"در حال حاضر، به نظر می‌رسد که از این هدف فراتر می‌رویم،" او ادامه داد: "که ما را در خطر قرار می‌دهد که نقاط تغییر اکولوژیکی و اقلیمی غیرقابل بازگشت را پشت سر بگذاریم."
"این چشم‌انداز ناراحت‌کننده، پژوهشگران را برانگیخته است که به راه‌هایی نگاه کنند که آب و هوا به طور موقت به صورت مصنوعی خنک شود تا هنگامی که به انتشار صفر خالص گازهای گلخانه‌ای جهانی برسیم و تکنیک‌هایی که گازهای گلخانه‌ای را از جو خارج می‌کنند، توسعه داده و به مقیاس رسانده‌ایم."
"تزریق آئروسل استراتوسفر (SAI) به خودی خود راه‌حلی برای تغییرات اقلیمی نیست، اما این امکان را نشان می‌دهد که به طور موقت برخی از اثرات مضر تغییرات اقلیمی را کاهش دهد."
معمای SAI
به گفته واتتیونی، برخی از دانشمندان معتقدند که SAI می‌تواند تأثیر منفی داشته باشد. برخی آن را به عنوان تکان‌دهنده‌ای می‌دانند که ممکن است انگیزه لازم برای رسیدن به اهداف اقلیمی را کاهش دهد. با این حال، او همچنین اشاره کرد که برخی "مطالعات نتیجه معکوس پیدا کردند: که انگیزه افزایش خواهد یافت چون مردم درک می‌کنند که وضعیت چقدر بد است."
عدم قطعیت زیادی در مورد SAI وجود دارد. با این حال، عدم قطعیت بزرگتری نیز در مورد تأثیر کامل تغییرات اقلیمی وجود دارد. با این حال، اجماع علمی روشن است: اگر به سرعت تغییر نکنیم، ما در مسیر یک قطع کامل اقلیمی فاجعه‌آمیز هستیم.
آیا گرد الماس یا دیگر جایگزین‌ها به اندازه کافی برای تغییر تعادل خواهند بود؟ با این حال، واتتیونی و تیمش امیدوارند که کار آنها بتواند پاسخ دهد. در نهایت، گرد الماس ممکن است به عنوان یک چراغ درخشان برای سیاره ما عمل کند. این می‌تواند فاجعه را به اندازه کافی به تأخیر بیندازد تا تکنولوژی‌ها و زیرساخت‌های لازم برای برعکس کردن تغییرات اقلیمی را بسازیم.
