在地球上空架设太阳防护罩?捕获一颗小行星,这或许可行

一种重新浮出水面的太阳地球工程构想,设想一个通过系绳连接到小行星的、可阻挡阳光的太空防护罩

A bright sun with flare against a yellow background.

气候连线 | 一些科学家设想,可以在太空中放置一个巨大的防护罩,以阻挡太阳光线并降低地球温度。

这目前只是一个想法——这个想法在气候地球工程的讨论中已经存在了至少30年。但是周一发布的一项科学研究重新燃起了人们对这个概念的兴趣,并表明它可能真的有效。

这个想法在理论上很简单。一个巨大的、反光的遮阳罩,在地球和太阳之间的太空中建造,可以阻挡少量入射的太阳辐射,并有助于冷却地球。


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科学家们已经找到了放置它的理想位置——太空中地球引力、太阳引力和太阳辐射相互平衡的“甜点”。这个位置被称为L1拉格朗日点,在那里太空中的物体不会受到太大的晃动。

但有一个问题。

即使在L1,遮阳罩也需要有一定的临界质量,以避免被推离位置——至少几百万公吨。在太空中运输和组装如此多的材料可能成本高昂、耗时且困难。(作为参考,胡佛大坝重达660万吨。)

但是,夏威夷大学的理论宇宙学家伊斯特万·萨普迪提出了一个替代方案,该方案于周一发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。

他说,可以建造一个更小的防护罩,然后将其系在一个重型配重上,以解决质量问题。理论上,配重可以是一个已经漂浮在太空中的物体,比如小行星或其他太空碎片。

先前的研究表明,遮阳罩需要阻挡约 1.7% 的入射太阳辐射,才能使地球温度降低到足以达到《巴黎气候协定》的目标。考虑到这个数字和一个足够的配重,萨普迪计算出遮阳罩的重量可以轻至 35,000 公吨。

萨普迪说,他的典型研究领域不包括气候地球工程。但在疫情期间,他碰巧与其他研究人员合作撰写了关于新冠肺炎经济学和流行病学的论文。这改变了他的观点。

萨普迪说:“我开始尝试做一些有助于解决问题的事情。”“气候变化是人类面临的最大问题之一。”

巨型漂浮遮阳罩的概念听起来可能像科幻小说的情节——而且,目前,它几乎只是如此。根据萨普迪的说法,这篇新论文只是一项概念研究,从数学上表明基本想法可能有效。

他说,要真正证明它在现实生活中是可行的,需要“一支工程大军”。

随着地球温度持续升高,人们对气候地球工程(也称为太阳辐射修正)的兴趣正在上升。但总体而言,与其它方案相比,基于太空的地球工程概念受到的关注较少。

讨论最广泛的地球工程概念是与地球相连,而不是在太空中。科学家们建议,将反光气溶胶喷洒到地球大气层中,可以帮助将入射的阳光从地球反射出去,从而降低温度。

目前,这也只是一个想法——但它正在引起人们的关注。近年来,许多研究试图调查其可能产生的副作用。一些科学家还提出了小型实地实验来开始测试该理论。

但这极具争议。研究表明,太阳地球工程可能会带来一系列意想不到的后果,包括对世界各地的降水和其他天气模式产生负面影响,并可能损害地球的臭氧层。

专家表示,一旦开始,太阳地球工程将难以安全停止。如果该措施开始后突然停止,地球温度可能会以危及生命的速度飙升,科学家们将这种现象称为“终端冲击”。

这些可能性促使科学家和政策专家呼吁在地球工程研究方面制定严格的国际准则。

与此同时,对太阳地球工程的更多研究也获得了谨慎的支持。

2021年,美国国家科学、工程和医学研究院的一份报告得出结论,太阳地球工程值得进行更多研究——只要对其进行严格监管。随后,在 6 月,一份白宫报告也表明,拜登政府对进一步研究该主题持开放态度,尽管它补充说,目前没有建立全面研究计划的计划。

这两份报告都侧重于最主流的太阳地球工程方案,即向大气层喷洒气溶胶。白宫的报告指出,它只考虑了解决该问题的大气方法,“根本不考虑基于太空的方法”。

尽管如此,各种各样的其他地球工程方案——有些比其他的更离奇——继续在科学和公共讨论中涌现。

科学家们提出了各种重新冻结北极的方法,例如用巨大的水下山脊稳定冰川,或使用反光材料来支撑北极海冰。(专家最近警告说,后者可能弊大于利。)

巨型遮阳罩的概念并不是唯一在流传的基于太空的地球工程方案。一份2 月发表的论文表明,有可能通过将大量遮挡阳光的月球尘埃(使用字面意义上放置在月球表面的大炮)射入太空来冷却地球。

遮阳罩的想法是较早的方案之一。工程师詹姆斯·厄尔利在 1989 年首次提出了该方案,当时他声称一个巨大的玻璃防护罩可以帮助将阳光从地球反射出去。此后的几十年里,它以不同的形式在各种论文中重新出现。

由于这些方法甚至比有争议的大气气溶胶的想法研究得更少,因此潜在的副作用不太确定。地球工程的批评者——以所有形式——经常认为,这些方案不仅有风险,而且可能会破坏减少温室气体排放的全球努力。

但新的想法不断涌现。

新遮阳罩研究的作者萨普迪承认,地球工程不能替代减排。但他也认为,最好调查气候武器库中所有可能的工具。

他说:“这是一个大问题。”“我们应该考虑所有可能的解决方案,并尽一切手段努力缓解气候变化。”

经 POLITICO, LLC 许可,转载自E&E 新闻。版权所有 2023。E&E 新闻为能源和环境专业人士提供重要新闻。

Chelsea Harvey covers climate science for Climatewire. She tracks the big questions being asked by researchers and explains what's known, and what needs to be, about global temperatures. Chelsea began writing about climate science in 2014. Her work has appeared in The Washington Post, Popular Science, Men's Journal and others.

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