Планета нагревается с беспрецедентной скоростью, и одного лишь сокращения выбросов парниковых газов недостаточно для устранения риска.
В прошлогоднем историческом Парижском соглашении по климату была поставлена цель удерживать глобальные температуры не выше 1,5 градусов по Цельсию по сравнению с доиндустриальным уровнем. Сокращение выбросов будет иметь ключевое значение для достижения этой цели, но дополнительные усилия могут еще больше снизить риски
Одна из радикальных идей - солнечная геоинженерия - введение светоотражающих сульфатных аэрозолей в стратосферу для охлаждения планеты. Исследователи знают, что большое количество аэрозолей может значительно охладить планету; эффект наблюдался после крупных извержений вулканов. Но эти сульфатные аэрозоли также несут значительный риск. Самый большой известный риск заключается в том, что они производят серную кислоту в стратосфере, которая повреждает озон. Поскольку озоновый слой поглощает ультрафиолетовые лучи солнца, истощение озонового слоя может привести к учащению рака кожи, поражению глаз и другим неблагоприятным последствиям.
Теперь исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) определили аэрозоль для солнечной геоинженерии, который может охлаждать планету, одновременно восстанавливая ущерб, нанесенный озону.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«В исследованиях солнечной геоинженерии введение серной кислоты в атмосферу было единственной идеей, которая до сих пор имела какое-либо серьезное значение», - сказал Дэвид Кейт, профессор прикладной физики Гордона Маккея в SEAS и профессор государственной политики в Гарвардская школа Кеннеди и первый автор статьи.«Это исследование является поворотным моментом и важным шагом в анализе и снижении определенных рисков солнечной геоинженерии».
Это исследование коренным образом переосмысливает, какие типы частиц следует использовать для солнечной геоинженерии, сказал Фрэнк Койч, профессор инженерии и атмосферных наук в Стонингтоне в SEAS, профессор химии и химической биологии и соавтор статьи.
Предыдущие исследования были сосредоточены на способах ограничения озоноразрушающих реакций, вызванных нереакционноспособными аэрозолями. Но Койч и Кит вместе с соавторами Деброй Вайзенштейн и Джоном Дайкемой выбрали совершенно другой подход, нацелившись на аэрозоли с высокой реакционной способностью.
«Каждый раз, когда вы вводите в стратосферу даже изначально нереакционноспособные поверхности, вы получаете реакции, которые в конечном итоге приводят к разрушению озона, поскольку они покрыты серной кислотой», - сказал Койч. «Вместо того, чтобы пытаться свести к минимуму реактивность аэрозоля, мы хотели получить материал с высокой реакционной способностью, но таким образом, чтобы избежать разрушения озона."
Чтобы аэрозоли не наносили вреда озону, частицы должны нейтрализовать серную, азотную и соляную кислоты на своей поверхности. Чтобы найти такую частицу, Койч обратился к своей удобной Периодической таблице. После исключения токсичных элементов, привередливых и редких металлов команда осталась с щелочными и щелочноземельными металлами, в том числе с карбонатом натрия и кальция..
"По сути, мы получили антацид для стратосферы", - сказал Койч.
Посредством обширного моделирования химии стратосферы команда обнаружила, что кальцит, составляющая известняка, может противодействовать потере озона, нейтрализуя выбросы кислот в атмосферу, а также отражая свет и охлаждая планету.
«Кальцит - одно из наиболее распространенных соединений, встречающихся в земной коре», - сказал Кит. «Количества, которые будут использоваться в приложениях солнечной геоинженерии, невелики по сравнению с тем, что содержится в поверхностной пыли», Исследователи уже начали тестировать кальцит в лабораторных экспериментах, имитирующих стратосферные условия. Кит и Кеуч предупреждают, что любое попадание в атмосферу может иметь непредвиденные последствия.
«Химия стратосферы сложна, и мы не все в ней понимаем», - сказал Кит. «Есть способы, которыми этот подход может увеличить глобальный уровень озона, но в то же время из-за динамики климата в полярных регионах увеличить озоновую дыру».
Исследователи подчеркивают, что даже если все сопутствующие риски могут быть снижены до приемлемого уровня, солнечная геоинженерия не является решением проблемы изменения климата.
«Геоинженерия похожа на прием болеутоляющих», - сказал Койч. «Когда дела обстоят совсем плохо, обезболивающие могут помочь, но они не устраняют причину болезни и могут принести больше вреда, чем пользы. Мы действительно не знаем последствий геоинженерии, но именно поэтому мы проводим это исследование.."