人类碳排放的惊人规模

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

天体生物学中的一个主要问题是，我们将如何测量和解读我们在系外行星中发现的任何地球类似世界的 атмосферное состав. 我们几乎了解技术要求：大型望远镜、出色的光谱仪器、合适的附近行星目标以及大量的耐心。但解读部分在很大程度上是未知的领域。

我们当然可以对假设的大气化学成分进行大量建模——包括气候模拟、光化学甚至生物圈的抽象模型。诀窍在于理清所有这些三维、昼夜、季节和化学变化。有时存在显着的“退化”，即类似的天文衍生数据（如穿过行星大气层的星光光谱）会在截然不同的物理环境下呈现出来。例如，氧气可以由生命产生，但也可能由非生物大气化学产生。

二氧化碳是另一种棘手的化合物。例如，行星可以通过火山向大气中注入二氧化碳。它也可能在这种气体中表现出强烈的季节性变化。地球和火星都这样做，但原因却大相径庭。在地球上，是生物圈驱动了二氧化碳浓度的年度振荡。在火星上，是极地地区的二氧化碳融化和冻结导致其大气密度在一年内发生变化。

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但是，在过去的两百年里，地球的温室气体浓度也一直在稳步增加。这几乎完全归因于化石燃料的燃烧（我们可以通过这些燃料中碳的同位素混合物来判断）。

我们都读过报告，或者看过媒体讨论。但要掌握我们人类所取得成就的巨大规模可能有点困难。我们已经跨越了大气二氧化碳百万分之 400 的严厉警告（这是数千万年前最后一次看到的水平）听起来可能很糟糕，但要真正理解正在发生的事情需要一点智力上的想象力。

让我们尝试一下。

当前数据（从大气直接测量到工业历史记录）告诉我们，在 1751 年至 1987 年间，化石燃料向大气中排放了约 7370 亿吨二氧化碳。仅在 1987 年至 2014 年间，质量就相同：7430 亿吨。过去 263 年工业化人类产生的二氧化碳总量：14800 亿吨。

现在，让我们将其与更容易形象化的事物联系起来。针叶林火灾每英亩可释放约 4.81 吨碳。在低端，约 80% 的碳以二氧化碳的形式释放出来。换句话说，要释放与过去 263 年人类活动相当的二氧化碳质量，需要每年燃烧约 15 亿英亩的森林。

那是每年燃烧 600 万平方公里的森林，持续两个多世纪。那是一个大约 2450 公里 x 2450 公里，或大约 1500 英里 x 1500 英里的正方形区域。 这就是它的样子

但这只是平均输出，分布在 263 年中。 估计今天的二氧化碳产量高达每年约 400 亿吨。 这需要每年燃烧大约 100 亿英亩的森林，大约是 4200 万平方公里。 整个非洲大陆只有 3000 万平方公里。 因此，这个面积再加上三分之一，每年都在燃烧

现在是重点。 如果这真的发生了，如果每年都有比非洲大 30% 的大陆森林面积被烧毁，我们可能会有点担心。 是的，4200 万平方公里的熊熊大火除了汽车尾气或发电厂排放的物质之外，还有一些额外的、直接的危害。 是的，排放的二氧化碳总量并不反映一年内吸收的二氧化碳总量或净增加量。 但是，我们难道不会对全球系统的影响感到有点担心吗？

现在，让我们花点时间再做一个思想实验。 你是一位长寿的、正在萌芽的天体生物学家，住在 比邻星 b 行星上。 您刚刚花费了数百个比邻星 b 年，使用该世界最大的太空望远镜来获取距离约 4 光年的一颗有趣行星的光谱。 这颗行星上的一些未知过程似乎正在持续向其大气中添加二氧化碳。 季节来了又去，但行星的成分在您的有生之年正在发生变化。

您的结论？ 如果那个世界上存在生命，那么某种潜在的灾难性事件正在发生。