减缓全球变暖是一项艰巨的任务。但一些研究人员和公司表示，这项工作可以通过借助微小但数量惊人——且集体力量强大——的被称为浮游植物的海洋单细胞生物来完成。
浮游植物构成了海洋食物网底部的含叶绿素的冠层。作为自然生物地球物理循环的一部分，浮游植物吸收大气中的二氧化碳，这是一种与全球气候变化有关的吸热气体。当浮游植物死亡并沉入海底时，部分碳会被埋藏起来。
理论上——一些实验加强了这一理论，包括2002年初的一个实验——给浮游植物施肥可以加速这一自然过程，以十亿吨的数量级沉降碳。科学界尚未就这种对复杂大气过程进行的大规模实验是否能有效抽出更多碳达成一致——即使有效，随之而来的连锁反应是否最终会比过量的碳对环境造成更大的破坏，也尚无定论。[更多信息，请参阅Paul G. Falkowski的《海洋的隐形森林》；《大众科学》，2002年8月。] 但这些不确定性并没有阻止企业家制定向浮游植物输送肥料的计划，以防他们获得批准。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
向下泵送
为了更深入地了解浮游植物如何捕获额外的二氧化碳，了解自然过程会有所帮助。浮游植物利用阳光和养分，从大气中吸收二氧化碳并将其转化为有机碳。当碳在食肉和被食的循环中传递给其他消费者时，这些生物会呼吸CO2，将气体返回大气中。但这并非全部。当浮游生物死亡并沉入深海时，它们会带走一些CO2。然后，CO2大约在1000年内不会重新浮出水面，而是作为上升流和其他地球物理过程的一部分。“浮游植物是生物泵的引擎，”麻省理工学院海洋学家莎莉·W·奇泽姆说。
因此，这个想法是，增强这个生物泵以封存更多的CO2——瞧，人类可以暂时缓解全球变暖的影响，并争取宝贵的时间来开发更永久的解决方案。有许多企业正在追求这个想法的变体。
例如，总部位于澳大利亚的海洋技术集团设想以氨的形式将营养物质氮输送到表层海洋区域，以促进浮游植物的生长。另外两家公司，海洋碳科学公司和绿海风险投资公司，计划向海洋中添加铁。海洋碳科学公司建议，船舶可以将铁基肥料释放到航运线中，以弥补其对当地环境的负面影响。绿海风险投资公司将通过小型漂浮的、缓慢溶解的颗粒将铁肥释放到水中。
为何是铁？
在20世纪80年代，莫斯兰丁海洋实验室的约翰·H·马丁和其他海洋学家感到困惑的是，赤道太平洋和南极洲周围的南大洋等海洋区域的营养水平很高，但叶绿素水平却很低。正如马丁发现的那样，是铁——从陆地上的尘埃中吹来——限制了浮游植物的生长。马丁和其他人在测试中表明，添加铁会使浮游植物数量激增。对冰芯中捕获的古代空气的分析进一步揭示了铁含量、全球大气CO2水平和全球气候之间的联系。这使得1993年去世的马丁宣称：“给我半艘油轮的铁，我就能给你一个冰河时代。”
绿海风险投资公司从这一理论出发，假设用810万吨铁对南大洋1600万平方英里的区域进行施肥，将抵消全球因燃烧化石燃料而导致的大气CO2增加量——每年22亿吨碳。“海洋的潜力是如此巨大，我们应该进行实验，以便我们能够决定这是否是一项值得为气候控制而进行的事业，”该公司总裁李·赖斯说。“但科学数据尚无定论。” 还没有人能够测量有多少碳沉入深海，因为碎屑沉降缓慢。因此，这是尚未安排的5000平方英里施肥实验的重点，该公司将帮助资助该实验。“此外，”赖斯说，“在科学的清晰性和如何实际做到这一点之间存在真正的差距，因为你确实需要验证有多少碳被封存才能获得报酬。” 他断言，他的投资者愿意等待科学界判断商业活动是否合理。
批评者的角落
促进浮游植物生长有什么危害？科学家说，潜在的危害很多。麻省理工学院的奇泽姆和其他人说，像海洋技术集团提议的那样，用氨来加强这一过程可能会导致有毒藻类大量繁殖，实际上会降低CO2的吸收效率，并产生一氧化二氮，一种破坏臭氧层的温室气体。关于向海洋中添加铁的想法也得到了褒贬不一的科学评价，但并非全是负面评价。
“计算机模型显示，即使在很长一段时间内大规模实施海洋施肥，也不足以缓解气候变化，”奇泽姆说。此外，“大规模的海洋操纵将改变基本的生物地球化学循环，进而导致其他变化。” 这些改变最终可能比最初的问题更糟糕。例如，世界海洋某个区域施肥导致浮游植物生长更多，可能意味着，由于洋流，在距离施肥地点数千英里的渔场中出现危险的氧气耗尽。相关的大气环流模式可能会受到影响，结果难以预测。
又一个想法
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的肯·卡尔代拉指出，高浓度的大气CO2会使海洋酸化，海洋施肥也会如此。为了避免这种情况，他和他的同事凯文·克瑙斯和格雷格·劳提出了另一种替代方案。他们建议将二氧化碳与碎石灰石和海水反应，然后将其释放到海洋中。“但所有方案都存在对海洋生态系统产生影响的问题，”卡尔代拉警告说。
存在许多未知数，但有一点是明确的：需要更多的研究来开发可靠的解决方案——而且要尽快。德国阿尔弗雷德-韦格纳极地与海洋研究所的维克托·斯梅塔切克指出，最近欧洲季风般的降雨和洪水已经提高了人们对纠正人类活动造成的气候变化的必要性的认识，即使没有引起警觉。“很明显，我们别无选择，”他补充说。
维维安·马克思在马萨诸塞州剑桥市和德国科隆之间分配时间。