阿曼的稀有地幔岩石可能封存大量二氧化碳

Wadi Lawayni 是阿曼哈杰尔山脉内部一个偏远的沙漠山谷，位于沙特阿拉伯以东。 游客需要沿着一条孤独的土路才能到达那里，这条土路逐渐变成在砾石冲沟中延伸的车辙。 该地区的地下水偶尔会在小水池中涌出，这些水池呈现蓝色——饱和了碱性盐，有时氢气含量非常高，以至于当液体从井中取出时会像香槟一样冒泡。

山谷稀疏地散布着带刺的灌木，周围环绕着褪色的棕色石头的磨损山峰，这些山峰耸立数百米高。 这些岩石是一种矿物异常现象，这些矿物在地球表面化学性质不稳定。 它可能形成于地表以下数十千米处，在地幔内——我们星球的中间层，人类从未直接见过——比任何油井或钻石矿都深得多。 大约 8000 万年前，由于板块构造的偶然事件，岩石被推到地表，现在它暴露在自然环境中，正在经历一场阴燃、胀气的地球化学衰变。

彼得·凯勒曼认为，这种地质奇特现象可能有助于人类改变气候紧急情况的进程。 2018 年 1 月的一个下午，当我们坐在 Wadi Lawayni 营地摇摇欲坠的相思树荫下的帆布椅上时，他向我介绍了这个愿景。 在一百米开外，在一个天篷下，是一个简易的户外实验室，里面摆放着桌子、化学品和一个用于检查岩石样本的专用扫描仪。 现年 65 岁的凯勒曼是哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地质学家，他留着灰色的短发，皮肤因数十年的户外工作而晒黑。 成堆的皮革状骆驼粪散落在我们脚下的砾石中。 凯勒曼示意我们身后的岩壁，岩壁由棕色、风化的地幔岩石组成，称为橄榄岩。 当雨水渗入岩石的裂缝时，它会从空气中带来溶解的氧气和二氧化碳。 水和气体与岩石发生反应，形成新的矿物固体脉，像树根一样，不断地深入石头中。 岩石上纵横交错着这些乳白色的脉络。 凯勒曼指着其中一条一厘米宽的脉络，它由碳酸镁组成。 “大约 50% 是二氧化碳，”他说。 当我用一块鹅卵石敲击它时，它发出玻璃般的铿锵声。

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凯勒曼和他的同事估计，阿曼裸露的地幔岩石每年吸收和石化高达 10 万吨二氧化碳。 这大约是每立方米石头吸收一克温室气体。 “如果你将这个数字[增强]一百万倍”——凯勒曼认为通过一些工程手段可以做到——“那么你最终会得到每年每立方公里岩石十亿吨二氧化碳，”他说。 而阿曼拥有约 15,000 立方公里的这种岩石，有充足的封存能力。 凯勒曼的计划包括通过向下钻探数千米来加速自然反应，到达岩石更热的地方，并泵入饱和从空气中提取的二氧化碳的海水。

类似的露头出现在阿拉斯加、加拿大、加利福尼亚、新西兰、日本和其他地方的地球表面。 凯勒曼估计，包括阿曼在内，这些岩石的全球储存能力为 60 万亿至 600 万亿吨二氧化碳——大约是自 1850 年以来人类添加到大气中的二氧化碳量的 25 至 250 倍。 凯勒曼说，开发这种岩石储存库可能会产生巨大的影响。 政府间气候变化专门委员会 2019 年的一份报告得出结论，除非人类在 2100 年之前以某种方式从大气中去除 1000 亿至 1 万亿吨二氧化碳，否则全球变暖无法限制在 1.5 摄氏度——这一水平通常被认为可以避免灾难性影响。 如果该过程在 2050 年开始，那将意味着每年减少 20 亿至 200 亿吨二氧化碳。

为了使这一愿景成为现实，人类必须建造一个广泛的全球基础设施，包括从大气中提取二氧化碳并将其注入地幔岩石中的钻井的机器——这有点像当前开采化石燃料的基础设施的镜像，化石燃料燃烧时会将二氧化碳排放到空气中。 凯勒曼将阿曼视为这个庞大新产业的繁荣中心。

这种反基础设施是否能够发挥作用将取决于在阿曼展开的调查。 当我们在树下聊天时，凯勒曼的科学家团队正准备钻入 Wadi Lawayni 的地面，提取 400 米长的岩芯，以研究我们脚下发生的化学反应。 一台反铲挖土机在远处隆隆作响，正在挖掘一个坑，为钻探做准备。

2019 年和 2020 年发表的调查结果揭示了人类如何增强这些反应的清晰路径。 在今年 5 月下旬，一个新的工作团队计划抵达 Wadi Lawayni，进行世界上首次将二氧化碳注入并矿化到地幔岩石深处的试验。 如果该实验成功，它可能是将阿曼甚至更大的阿拉伯半岛转变为管理气候紧急情况的主要工业中心的第一步。

快速反应

几十年来，科学家们一直在谈论通过捕获空气中的二氧化碳并将其泵入地下来抵消温室气体排放。 但越来越多的研究表明，对这种“负碳排放”的需求已变得迫切。 科学家们提出了各种策略。 重新造林或为海洋施肥将分别增加树木或浮游植物的生长，它们通过光合作用自然吸收二氧化碳。 改进的农田管理将使更多被农作物吸收的二氧化碳在植物收获后留在土壤中。 “碳捕获”设备可以从发电厂或工厂的烟囱中过滤二氧化碳，而世界各地数千台“直接空气捕获”机器可以日夜从大气中提取二氧化碳。

捕获的二氧化碳必须永久密封起来。 一些行动已经尝试过。 在挪威海岸外的斯莱普内尔气田，天然气中产生的二氧化碳被重新注入到海床下 1 公里的储层中的沉积岩中——例如砂岩等粒状沉积物。 该项目始于 1996 年，每年储存约 100 万吨二氧化碳。 此类行动的问题在于，二氧化碳几乎不与沉积岩发生反应。 它主要在岩石的孔隙中渗透，导致一些科学家担心它可能会逐渐泄漏出来。

凯勒曼在 20 世纪 90 年代从事不同的科学研究，在阿曼偏远的山谷（称为 wadis）中露营数周，绘制曾经将岩浆从地幔更深、更热的层向上输送到地表的化石喷口，在那里它凝固成称为玄武岩的岩石——一种坚硬、致密、深色的石头，也是海洋地壳的主要组成部分。 但当凯勒曼在 2004 年从马萨诸塞州的伍兹霍尔海洋研究所搬到拉蒙特-多尔蒂时，他遇到了地球化学家尤尔格·M·马特（现任职于英国南安普顿大学）和物理学家克劳斯·S·拉克纳（现任职于亚利桑那州立大学负碳排放中心主任）。 拉克纳和马特正在探索是否可以将二氧化碳注入到富含镁和钙的岩石中，这些岩石比沉积岩化学活性更高，并且会很容易地将气体转化为固体矿物——这个过程称为矿物碳酸化。

阿曼的地幔橄榄岩含有高含量的镁和钙，存在于两种丰富的矿物中：橄榄石和辉石。 这些岩石中贯穿着碳酸盐脉，因此它们显然在过去吸收了二氧化碳。 但一些研究人员认为这发生在数百万年前。 凯勒曼从未过多考虑碳处理，但他对反应如此缓慢持怀疑态度。 在阿曼工作期间，他经常走过哈菲法山谷的一个碱性泉水，那里从地下涌出的水饱和了钙，以至于它不断与空气中的二氧化碳发生反应，在水池表面形成光滑、珍珠般、薄如纸的碳酸盐矿物方解石薄膜。 凯勒曼注意到，当方解石薄膜被风或雨水破碎时，它会在 24 小时内被新的薄膜取代。 “对于地质学家来说，一天内发生的事情——那是超音速的，”他说。

地表快速反应使凯勒曼想知道，地下脉络的形成速度是否也比人们想象的要快。 2007 年，当他再次前往阿曼时，他和他的学生收集了碳酸盐脉的碎片。 回到家后，他们对矿物进行了年代测定。 “我以为那些脉络会有 9000 万年的历史，”凯勒曼承认。 “它们都不到 50,000 年。” 有些只有 6,000 年的历史。 阿曼的地幔岩石不仅在遥远的过去吸收了二氧化碳； 它们现在仍在这样做，速度可能比凯勒曼想象的快 10,000 倍。

在 2008 年的另一次旅行中，凯勒曼和马特计算出，矿物约占地表附近岩石体积的 1%。 这意味着整个地区每年自然固化 10,000 至 100,000 吨二氧化碳——大致相当于 2,000 至 20,000 辆美国汽车的年排放量。 这个数量不会对气候变化产生影响，但这让他们开始考虑是否可以加速这个过程，使其对世界范围产生影响。

在接下来的四年里，这两位研究人员每年都回到阿曼。 他们从井中取水样，以追踪地下水流动时发生的化学反应。 结果表明，当雨水浸入地面的裂缝中时，雨水中溶解的二氧化碳与镁原子结合，形成碳酸镁脉，直到水中的少量气体迅速耗尽。 与此同时，来自同一地幔橄榄岩的钙溶解并积聚在水中，随着水的迁移。 他们认为，这种富含钙的水最终会在哈菲法等泉水中重新出现。 在那里，它与空气中的二氧化碳发生反应，形成凯勒曼所见到的方解石薄膜，并形成遍布该地区的巨大阶梯状钙华岩层。

凯勒曼和马特仍然不知道人类可以在多大程度上加速这个过程。 这将取决于水的循环深度和速度。 为了回答这个问题，他们需要深入地表以下。

深水

在 2018 年 1 月一个温暖、晴朗的下午，我看到凯勒曼和马特对 Wadi Lawayni 的岩石内部进行了关键的观察。 八只骆驼咀嚼着灌木丛，对安装在笨重的工作车辆背面的钻机的研磨轰鸣声视而不见，钻机旋转着钻入谷底。

一根电缆已经从孔中吊出了九米长的岩芯。 岩芯段，每段几米长，像棒球棒一样宽，按顺序铺在折叠桌上，六位科学家正在检查它们。 “在前几米内有很多活动，”凯勒曼一边说，一边有目的地从一张桌子走到另一张桌子。 即使深度变化相对较小，岩石的颜色也发生了显着变化。

当地幔岩石仍然在地下深处时，它们应该是深绿色的，因为富含镁和钙的矿物橄榄石和辉石是在 1300 摄氏度以上的温度下，在完全没有氧气、水和二氧化碳的情况下形成的。 但当构造和侵蚀将岩石带到地表时，矿物经历了多波次的化学反应。 最上面的几米岩石呈橙色色调，表明在最靠近地表的层中，水中携带的氧气与矿物中的铁结合，基本上使岩石生锈。 往下几米，这些颜色消失了，这意味着溶解的氧气已经在渗透到那么深的水中耗尽了。 此时，灰色的岩石中渗透着无数细如发丝的蓝绿色脉络——一种称为蛇纹石的矿物，它是在水分子附着在镁和铁原子上时形成的。 （这个过程会产生从地下水中冒泡出来的氢气。）

纵横交错的背景是白色的碳酸盐脉，它们是在二氧化碳附着在镁和钙上时形成的。 这些脉络最初大约有手指宽，但到地下 10 米处，它们变得稀少而细薄，表明水在向下渗透时也失去了二氧化碳。

随着未来几天的钻探继续进行，工人们将岩芯装入板条箱，为堆满桌子的数十个新岩芯段腾出空间，形成了一个名副其实的石头圆柱体跳蚤市场。 来自 400 米深处的岩石仍然渗透着细小的蛇纹石脉络，证实水至少渗透到了那么深的地方。

在接下来的三年里，科学家们在实验室继续进行分析，以确定岩石与二氧化碳和水反应的速度。 在 2020 年和 2021 年初，我多次与马特交谈，他被所有岩芯中看到的一种模式所震惊：“在最大深度 100 米以下的脉络或裂缝中，你绝对找不到碳酸盐矿物，”他说。 不管是什么原因，二氧化碳都没有更深入地进入岩石。

该团队最近发表的分析表明了这可能是原因。 在 2019 年的一篇论文中，凯勒曼和他的同事，包括马特和马特的前学生，现任加州州立大学萨克拉门托分校的阿梅利亚·保克特·范库伦，估计钻孔上部 50 米的地下水已存在 4 至 40 年； 它是从降雨中渗入的。 但在那以下的岩石中的水已经在地下存在了至少 20,000 年。 在 2020 年发表的一篇论文中，马特和他的合作者、法国蒙彼利埃大学的热拉尔·洛兹通过在两个相距 15 米的深钻孔之间抽水来测量水在岩石中移动的容易程度。 他们发现，在上部 100 米的某些地点，水相对容易移动，但在那之下，渗透率下降了 1000 倍。

综上所述，这些观察结果表明，阿曼的矿物碳酸化速率受到一个主要瓶颈的限制：雨水根本无法渗入超过约 100 米的深度。 而阿曼的地幔岩石平均厚度约为 3 公里。 “它告诉我们，更深处有巨大的碳酸化潜力，”马特说——如果水能以某种方式到达那里并在岩石中快速循环，以便它可以稳定供应二氧化碳。

为了克服这个瓶颈，直接空气捕获机器（它有风扇，可以将空气吸入化学吸收剂）将从空气中去除二氧化碳并浓缩它。 其他设备将对气体加压并将其送入钻孔。 在地下 1,000 至 3,000 米处，气体将与水混合（通过单独的管道注入），然后将溶解有二氧化碳的水释放到周围的地幔岩石中。 水会渗入岩石的孔隙中，最终到达第二个孔，第二个孔距离第一个孔最远可达 1,000 米，它将充当回流烟囱。 耗尽二氧化碳的水将回流到地表，在那里可以再次在水中浓缩更多的气体。

地下三公里的岩石温度约为 100 摄氏度。 这种热量将加速反应。 反应本身产生的额外热量将有助于驱动温水向上流回烟囱。

2020 年，凯勒曼和保克特·范库伦发表计算结果，表明将含有轻微升高浓度二氧化碳的水泵入地下三公里处可以将矿化速度加快数千倍。 以这种速度，单个注入井每年可以捕获高达 50,000 吨二氧化碳——类似于阿曼所有地区自然吸收的气体量——面积约为九个足球场大小的地面。 在 10 年内，这口井可以捕获 50 万吨二氧化碳。

在 Wadi Lawayni 提取岩芯的科学家们没有尝试将二氧化碳注入地幔岩石。 但在几年前，冰岛的科学家们曾尝试将二氧化碳注入到另一种化学成分与地幔相似的岩石中。 那个成功的项目为现在即将在阿曼发生的事情奠定了基础。

水力压裂因素

在格陵兰岛和挪威之间的北大西洋下数百公里处，有一个地幔热点。 从地球核心升起的热量软化了岩石。 这种“部分熔融”岩浆通过裂缝浮力上升到海底。 在 5000 万年的时间里，这种岩浆凝固成玄武岩——一种源自地幔的岩石，也是我们星球地壳的主要组成部分之一。 这个玄武岩高原越来越高地升出海底，直到从海洋中露出，形成了现代的冰岛。 灰黑色的岩石致密，布满了微小的气泡。 它所含的镁和钙比其母岩少，但仍然比地球表面上的大多数岩石多。

到 2005 年，马特、拉克纳和拉蒙特-多尔蒂的华莱士·布勒克确信，这些玄武岩为矿化二氧化碳提供了良好的机会。 布勒克（于 2019 年去世）与雷克雅未克能源公司合作，在冰岛 Hellisheidi 地热发电厂启动了一项名为 Carbfix 的二氧化碳注入实验。 从 2012 年开始，机器从工厂的尾气中分离出二氧化碳和硫化氢气体——地热站点的天然产物——并通过 400 至 800 米深的井将其重新注入到玄武岩中。

在八个月的时间里，工程师们注入了约 250 吨二氧化碳。 对附近水井的监测表明，两年内 95% 的二氧化碳被锁定在碳酸盐矿物中。 该项目此后一直在运营，每年储存约 10,000 吨二氧化碳。 2019 年，Carbfix 作为一家独立公司分拆出来，目标是在 2030 年之前将 10 亿吨二氧化碳锁定在玄武岩中。

马特帮助领导了这项实验，他认为实验结果是一个重要的验证。 他说，在开始时，“碳捕获界认为我们疯了”，因为玄武岩被认为没有足够的孔隙来让水通过。 从那时起，华盛顿州里奇兰太平洋西北国家实验室的另一个团队也在玄武岩中矿化了二氧化碳——瓦卢拉玄武岩先导示范项目。

地幔岩石可能比玄武岩更有效，因为它们含有三倍于玄武岩的活性镁和钙。 一吨地幔橄榄岩可以固化高达 500 公斤的二氧化碳，而一吨玄武岩只能固化约 170 公斤。

但并非所有人都认为地幔岩石，甚至玄武岩，都是完美的解决方案。 威斯康星大学麦迪逊分校的水文地质学家克里斯托弗·扎哈斯基说，即使注入沉积岩中的二氧化碳会迁移，但其储存仍然是安全的，因为强大的毛细作用力会将其捕获在矿物颗粒之间的微小空间中。 即使上方的岩石断裂，气体也不太可能泄漏出来。

扎哈斯基仍然认为，将二氧化碳储存在玄武岩和地幔岩石中有一个重要的优势。 他说：“这更容易向人们推销和解释，”——考虑到如果没有强烈的公众支持，大规模项目不太可能发生，这是一个重要的考虑因素。 在阿曼、印度和美国太平洋西北地区等一些地区，玄武岩或地幔岩石可能比合适的沉积岩层更丰富。 扎哈斯基指出，为了解决碳问题，“我们真的需要全力以赴。”

扎哈斯基说，地幔岩石的挑战在于，它们的孔隙空间远小于沉积岩。 他说：“你需要更多的井来更均匀地在地下分配流体。” 凯勒曼多年来一直为这个问题绞尽脑汁。 他认为有一个解决方案：如果注入正确地进行，化学反应本身可能会使岩石破裂，从而使水能够通过。

当我在阿曼时，凯勒曼带我走下了一条狭窄的冲沟。 我们停在一块圆形的岩石旁边，这块岩石像汽车一样大，布满了碳酸盐脉。 曾经紧密地结合在一起的砖块大小的岩石现在被介入的脉络倾斜和随意地推开——就像一座被毁坏的建筑物，其中砖块之间的砂浆不成比例地膨胀出来。 “当我看着这块露头时，我几乎可以听到它爆炸的声音，”凯勒曼说。

这种比喻性的“爆炸”发生在缓慢的运动中，当时岩石仍在地下。 当二氧化碳附着在镁或钙上形成碳酸盐矿物时，它会增加质量。 新材料占据的空间比以前的矿物多 20% 到 60%。 凯勒曼的模型表明，这些碳酸盐矿物在生长时会对周围的岩石施加高达 2,900 个大气压的压力，从而将岩石推开。 凯勒曼说，地幔岩石的化学转化应该自然地使它们破裂——驱动裂缝越来越深、越来越宽，暴露出新的活性表面，并允许更多的水和二氧化碳渗入。

马特和伍兹霍尔地球物理学家罗伯特·索恩在 2019 年和 2020 年两次前往 Wadi Lawayni 的过程中，发现了这种水力压裂的证据。 他们将水听器放入钻探后留下的几个注满水的钻孔中，并在孔周围放置了地震仪。 在一个月的时间里，他们记录了数百次比人感觉到的任何震动都微弱得多的微震。 “如果你有这种反应驱动的破裂，它会产生这些非常独特的信号，”索恩说。 他说，数据“充满了这些信号”。 他警告说，结果与反应驱动的破裂一致，但尚未证明这一点。

即使工程师能够弄清楚如何利用膨胀和破裂来发挥自己的优势，他们也需要考虑意外的后果。 粗略估计表明，将 10 亿吨二氧化碳捕获在碳酸盐矿物中可能会使岩石的体积增加十分之一立方公里，相当于约 35 座帝国大厦。 如果这种膨胀分布在 300 平方公里土地下的岩石中——就像凯勒曼的其中一种情景一样——那么每年矿化 10 亿吨二氧化碳可能会导致地面每年上升高达 30 厘米。

每年在 300 平方公里范围内仅注入 100 万吨二氧化碳将导致每年地面上升不到一毫米——这低于许多地区因构造力自然发生的上升。 只有在真正大规模的注入规模下，膨胀才会成为问题。 凯勒曼认为，为了解决这个问题，在阿曼进行的任何十亿吨级注入都应该发生在阿曼湾沿岸附近，在那里工程师可以斜向钻入浅海海底下的地幔岩石。 任何隆起都可能发生在海底，在那里它可能是良性的。 而且该地点显然会提供充足的海水来携带浓缩的二氧化碳，这很重要，因为在这个沙漠国家，地下水往往稀缺。

显然，在可以使用地幔岩石开始减少二氧化碳排放之前，需要回答一些问题。 解决这些问题的试验正在开始。

征服成本

一家名为 44.01（以二氧化碳的平均分子量命名）的阿曼公司已获得政府批准，可以运行世界上第一个在地幔岩石中进行矿物碳酸化的试点测试。 该公司将于 2021 年 5 月或 6 月开始将设备运入 Wadi Lawayni。 几周后，44.01 将开始将含有二氧化碳和惰性示踪化学物质的淡水注入到距离我在 2018 年观察到的钻孔不远的一个钻孔中。 研究人员将监测大约 100 米外的第二个钻孔中示踪剂、二氧化碳和溶解矿物的水平，以确定水在中间岩石中流动的速度以及从中剥离了多少二氧化碳。 凯勒曼和马特正在为该公司提供咨询。 如果这项实验表明二氧化碳正在快速矿化——44.01 的创始人塔拉勒·哈桑应该在大约四个月内知道结果——该公司计划在 2022 年开始其首次商业注入业务。 它将使用淡水或可能经过处理的废水，通过单井每年输送 10,000 吨气体，并希望最终扩大到每年 100,000 吨。 该公司还计划在靠近海岸的地区启动第二次试点测试，使用海水。

企业家哈桑设想 44.01 成为一家矿物碳酸化公司，该公司将向瑞士 Climeworks 或不列颠哥伦比亚省 Carbon Engineering 等公司出售其服务，这些公司将在阿曼运行其直接空气捕获机器。 从地球上任何地方排放到空气中的二氧化碳都会在全球漂浮，因此可以在任何方便的地方捕获和处置气体。 阿曼可能成为主要的全球中心。

哈桑认为，44.01 有朝一日可以在阿曼的地幔构造中每年矿化 13 亿吨二氧化碳。 这个数量将对人类每年需要从空气中去除 20 亿至 200 亿吨二氧化碳以将升温幅度控制在 1.5 摄氏度以内的目标产生有意义的影响。 目前，44.01 是唯一一家尝试将二氧化碳注入地幔岩石的公司，但美国国家科学院 2019 年的一份报告表明，世界各地类似的地幔构造每年可以锁定超过 100 亿吨二氧化碳。 玄武岩中的作业，例如 Carbfix 的作业，将增加更多的能力。

每年在阿曼封存 10 亿吨二氧化碳将需要庞大的基础设施。 凯勒曼计算出，如果将气体浓度提高到海水中自然浓度的 440 倍——今天的空气捕获机器可以很容易地做到这一点——则需要 5,000 口注入井。 它们每年将泵送总计 23 立方公里的水——约占密西西比河流量的 4%。 如此规模的运营听起来可能令人震惊，但气候紧急情况需要巨大的干预。 而且，与开采化石燃料的基础设施相比，这项运营仍然非常小。 仅在美国就有超过一百万口油气井。 当然，这将取决于人类是否利用这个机会转向可再生能源，而不是将其作为排放更多碳的许可证。

成本将是关键。 冰岛的 Carbfix 公司矿化每吨二氧化碳的成本约为 25 美元（44.01 公司未发布任何官方成本估算）。 根据国际科学家小组 2018 年在环境研究快报上发表的一份报告，这落在重新造林和作物土壤管理等策略的价格范围内，这些策略的碳储存持久性较差。

真正的挑战在于注入二氧化碳之前对其进行捕获和浓缩。凯勒曼的合作者詹妮弗·威尔科克斯（Jennifer Wilcox）目前担任美国化石能源首席副助理部长，以及她在宾夕法尼亚大学的博士生诺亚·麦昆（Noah McQueen）开发了一个框架，用于估算捕获和压缩二氧化碳的综合成本，包括工人的工资以及在20年内建造和维护硬件的费用。他们的数据表明，从大气中去除每吨二氧化碳的成本大约为120美元至220美元。直接空气捕获需要大量能源，“如果你选择使用化石燃料，”威尔科克斯说，“你必须考虑管理额外产生的碳的成本。”伦敦帝国学院的气候经济学家阿杰·甘比尔（Ajay Gambhir）表示，这项技术仍处于起步阶段，创新可能会降低其成本。如果该机械遵循过去十年风力涡轮机的相同轨迹，那么其成本可能约为今天的四分之一。但“在规模扩大之前，我们真的不知道，”甘比尔说。

在政府对温室气体排放定价之前，许多排放者不太可能为空气捕获和矿物碳化付费。威斯康星大学麦迪逊分校的能源政策研究员格雷戈里·内梅特（Gregory Nemet）表示，尽管工业化国家目前征收的碳税通常低于每吨二氧化碳50美元，但加州的碳燃料标准正在促使企业在碳信用额度上花费高达每吨200美元，而且价格可能会随着时间推移而上涨。这个数字为像44.01这样的矿化公司与直接空气捕获公司合作开展小型联合运营提供了机会。随着更多政府实施碳定价，对这些服务的需求可能会增长。“他们不必在2025年前实现千兆吨[二氧化碳]的规模，”内梅特说。“他们需要的是一系列规模越来越大的设施，从中学习并改进，以便随着时间的推移降低成本。”

阿曼之所以成为有吸引力的地点，不仅仅是因为其岩石；该国庞大的化石燃料工业拥有处理加压气体的专业知识，而且全年阳光充足。根据麦昆的计算，每年捕获十亿吨气体的运营需要7000亿至1.3万亿千瓦时的能源。根据基于阳光强度的标准公式，这些电力可能来自300至600平方公里的太阳能电池阵列，占阿曼领土的比例不超过0.2%。

阿曼还以其壮丽的海岸线、峡谷、中世纪堡垒和清真寺而闻名，每年吸引数百万游客。这里也是季节性迁徙的传统贝都因人口的家园。这种脆弱的遗产必须得到保护，但该国以及整个阿拉伯半岛都拥有丰富的空旷干旱土地，可以容纳新兴的负排放产业。

科学家们对如何利用地幔岩石还有其他设想。例如，一些人建议将它们开采出来，粉碎以增加其表面积，并撒布在数千平方公里的沙漠中，在那里它们可以自然吸收二氧化碳。每年，可以将它们收集起来并烘烤以驱除二氧化碳，然后再重新撒布。二氧化碳必须被处理掉——可能通过注入其他岩层——或用作塑料或合成燃料的原材料。或者，可以将岩石撒布在农田上并留在那里，在那里它可以吸收二氧化碳并可能改善土壤质量。无论哪种方式，开采、粉碎和运输石头都可能破坏景观并消耗大量能源。至少在阿曼，凯勒曼提出的钻探5000口注入井的适度建议可能显得不那么极端。井可以沿着已经有工业运营的海岸线部分进行定位，产生的视觉干扰不会超过沿海风力发电场。太阳能电池阵列可以放置在精心挑选的更内陆的地块上。

目前，凯勒曼表示，他很高兴看到迈出了第一步：瓦迪拉瓦伊尼的实地测试。他的旅程漫长，从2000年代初的冷淡好奇到今天的彻底兴奋。他已经在提前思考如何减少矿物碳化的实际占地面积。2018年一个傍晚，他带领我攀登峡谷。在昏暗的暮色中，他停下来，指着右边一个红色的尖峰。“这座山里有十亿吨二氧化碳，”他宣称。在整个阿曼，碳酸盐脉只占地表岩石体积的1%，但在这座小山里，凯勒曼说，“每一个镁原子和每一个钙原子都与二氧化碳结合形成碳酸盐。”

这些岩石最初与其他地方发现的地幔矿物相同。但它们在很久以前就与二氧化碳和水发生了反应，当时它们仍然深埋地下，因此非常热。（水和二氧化碳来自附近的一个深俯冲带，在那里，海洋沉积物在沉入地幔时被高压“烹煮”。）根据2020年发表的地球化学分析，凯勒曼认为，当岩石矿化二氧化碳时，温度高达250摄氏度——足以推动反应驱动的裂解完成——因此每一块岩石都可能发生反应。

如今，阿曼的许多地幔岩石仍然很热，但它们位于地表以下五到六公里处。哈桑表示，要到达这些岩石需要更精密的钻探技术，如果试点研究证明可行，这可能在经济上是合理的。

毕竟，负排放产业仍处于起步阶段，就像19世纪中期石油钻探所处的阶段一样，当时它在强大的鲸油产业面前相形见绌。最初的油井只有几米深。各公司逐渐追求地球深处更大的目标。实现这一目标的原因是更先进的钻探技术；一个蓬勃发展的全球基础设施，用于捕获、运输和销售有价值的产品；以及对更多资源日益增长的渴望。这些相同的力量有朝一日可能会驱使人类更深入地挖掘，以寻找另一种资源：用于固化二氧化碳的热岩石。阿曼这个国家通过向世界出售埋藏在地下的碳氢化合物赚取了数十亿美元，它可能会巧妙地转型，通过将相同的碳埋回地下再赚取数十亿美元。