211service.com
Pierwszy w swoim rodzaju eksperyment geoinżynieryjny wkrótce zrobi pierwszy krok
Naukowcy z Harvardu planują wystrzelić latem balon, aby przetestować sprzęt potrzebny do pierwszych eksperymentów geoinżynieryjnych w stratosferze.
Cody Schroeder/Unsplash
19 lutego 2021Uwięziona w długiej szklanej rurce w laboratorium na parterze Uniwersytetu Harvarda jest miniaturową kopią stratosfery.
Kiedy jesienią 2019 roku odwiedziłem Franka Keutscha, odprowadził mnie do laboratorium, gdzie owinięta szarą izolacją rura biegła przez całą długość ławki w tylnym rogu. Wypełniając go odpowiednią kombinacją gazów, w określonych temperaturach i ciśnieniach, Keutsch i jego koledzy symulowali warunki około 20 kilometrów nad powierzchnią Ziemi.
Testując, jak różne chemikalia reagują w tym rozrzedzonym powietrzu, zespół miał nadzieję przeprowadzić prymitywny test kontrowersyjnego schematu znanego jako geoinżynieria słoneczna, który ma na celu przeciwdziałanie zmianom klimatu poprzez rozpylanie maleńkich cząstek w stratosferze, aby odbijać więcej ciepła słonecznego z powrotem. przestrzeń.
Ale czy to, co jest w tej tubie, naprawdę wygląda jak stratosfera? - pyta Keutsch, profesor inżynierii, chemii i nauk o atmosferze, wskazując na to. Oto jest pytanie. Staramy się myśleć o wszystkim, ale twierdzę, że nigdy nie wiadomo.
Dlatego on i inni badacze, w tym klimatolog z Harvardu David Keith, chcą przenieść swoje eksperymenty z zabawkowej stratosfery do prawdziwej. Mają nadzieję prowadzić serię naukowych lotów balonem , z których pierwszy może wystartować z Centrum Kosmicznego Esrange w Kirunie w Szwecji już tego lata.
„Poważnie mam nadzieję, że nigdy nie znajdziemy się w sytuacji, w której trzeba to zrobić, ponieważ nadal uważam, że to bardzo przerażająca koncepcja i coś pójdzie nie tak”.
Frank Keutsch, główny badacz SCoPEx
Wstępny lot po prostu oceni, czy sprzęt i oprogramowanie samolotu działają prawidłowo w stratosferze, gdzie temperatury mogą spaść poniżej -50 ˚C, a ciśnienie waha się od jednej dziesiątej do jednej tysięcznej wartości na poziomie morza. Jednak w kolejnych startach naukowcy mają nadzieję uwolnić niewielkie ilości tego rodzaju cząstek, które mogłyby rozpraszać światło słoneczne.
W świecie, który zbyt wolno ogranicza emisje dwutlenku węgla, aby zapobiec katastrofalnym zmianom klimatu, geoinżynieria słoneczna może zyskać trochę czasu. Ale robienie tego na dużą skalę może oznaczać mieszanie się z wzorcami pogodowymi panującymi na całej planecie. Skutki są nieprzewidywalne; w niektórych miejscach mogą nawet być katastrofalne.
W nadchodzących tygodniach zatem niezależny komitet doradczy czyli przegląd kwestii prawnych, etycznych i środowiskowych związanych z projektem oczekuje się, że określi, czy grupa badawcza powinna przystąpić do pierwszego lotu. Komisja będzie również musiała orzec przed jakimikolwiek lotami, które faktycznie uwalniają materiały, i określić, jakie kroki powinien lub musi podjąć zespół badawczy, aby nawiązać kontakt z opinią publiczną i organami regulacyjnymi.
Jeśli te starty zostaną zatwierdzone – a to nadal bardzo ważne – będą to pierwsze eksperymenty geoinżynieryjne w stratosferze. Ale zanim balony opuściły ziemię, są już rysuje krytykę .
Zbyt niebezpieczne w użyciu
Pomysł ochłodzenia planety poprzez rozpraszanie cząstek w atmosferze, przyciemnianie światła słonecznego i kompensowanie niektórych ociepleń spowodowanych emisją gazów cieplarnianych ma precedens: natura już to robi.
Wielkie erupcje wulkaniczne, takie jak Mount Pinatubo w 1991 roku, wyrzuciły do powietrza miliony ton dwutlenku siarki, obniżając globalne temperatury w kolejnych latach. Dwutlenek siarki emitowany z elektrowni węglowych i statków również powoduje wymierne efekty chłodzenia.
Dla niektórych krytyków celowe robienie tego w celu przeciwdziałania zmianom klimatycznym jest lekkomyślne nawet do rozważania, nie mówiąc już o eksperymentowaniu. Niektóre badania wykazały, że geoinżynieria słoneczna może znacząco zmienić wzorce opadów i obniżyć niektóre plony w niektórych miejscach . Z drugiej strony, inny dokumenty tożsamości doszli do wniosku, że skutki uboczne dla środowiska mogą być niewielkie, o ile geoinżynieria odbywa się w umiarkowany sposób .
Ale wszystkie badania przeprowadzone do tej pory, z kilkoma wyjątkami na małą skalę , przeprowadzono w modelach komputerowych lub eksperymentach laboratoryjnych. Dlatego Keutsch i jego koledzy twierdzą, że ich próby balonowe są kluczowym kolejnym krokiem.
Podstawowy pomysł na ich tzw. eksperymenty SCoPEx, pierwszy zaproponowany w 2014 roku , jest wystrzelenie balonu wyposażonego w śmigła i czujniki, które uwolniłyby do dwóch kilogramów cząstek o rozmiarach submikrometrowych w pióropuszu o długości około kilometra. Komercyjny samolot pasażerski co minutę wypompowuje podobne ilości materiału, Uwagi Keitha .
Wtedy balon kręciłby się i powoli zygzakiem przecinał pióropusz z przeciwnego kierunku. Jego czujniki będą próbowały zmierzyć, jak szeroko cząstki rozpraszają się, jak wchodzą w interakcje z innymi związkami i ile światła słonecznego odbijają.
Dzięki uprzejmości SCOPEXWszystko, co znaleźli, można wprowadzić z powrotem do modeli komputerowych, poprawiając nasze zrozumienie tego, czym jest rozpylanie setki tysięcy do milionów ton materiału może wystarczyć.
W tym momencie zespół ma nadzieję przeprowadzić serię lotów przez kilka lat. Na początku zamierzają uwolnić drobny pył węglanu wapnia – głównego składnika kredy – ale ostatecznie naukowcy chcą przetestować inne materiały, prawdopodobnie w tym kwas siarkowy (który jest produktem ubocznym dwutlenku siarki uwalnianego z wulkanów).
Ale niektórzy obawiają się, że nawet te ograniczone eksperymenty są o krok za daleko.
Wil Burns, współdyrektor Instytutu Prawa i Polityki Usuwania Dwutlenku Węgla na American University, uważa, że należy podjąć próbę osiągnięcia pewnego rodzaju globalnego konsensusu co do tego, czy społeczeństwo powinno kiedykolwiek używać takiego narzędzia przed rozpoczęciem eksperymentów na świeżym powietrzu.
Ale dla niego odpowiedź brzmi nie: wpływ na środowisko jest nieznany. Wyzwania związane z zarządzaniem takim narzędziem są ogromne – jeden kraj mógłby samodzielnie prowadzić geoinżynierię słoneczną, ale wszystkie kraje zostałyby dotknięte. A przyszłe pokolenia mogą być zmuszone do zarządzania skutkami przez setki lat. Dodaje, że nie możemy wiedzieć, co naprawdę zrobi w skali planetarnej, dopóki nie zostanie w pełni wdrożony – iw tym momencie utkniemy z powodu suszy lub innych niebezpieczeństw, dopóki efekty nie ustąpią.
Niektóre grupy ekologiczne i krytycy geoinżynierii wzywają urzędników państwowych w Szwecji, gdzie miałby wystartować pierwszy lot SCoPEx, oraz szefów Szwedzkiej Korporacji Kosmicznej, która by nimi zarządzała, do sprzeciwienia się eksperymentom. Argumentują, że nie same badania stanowią zagrożenie dla środowiska, ale że tworzą one śliskie zbocze w kierunku normalizacji i wdrożenia niebezpiecznego i potężnego narzędzia.
Geoinżynieria słoneczna to technologia, która może mieć ekstremalne konsekwencje i wyróżnia się jako niebezpieczna, nieprzewidywalna i nie do opanowania, czytamy w liście wydanym przez Greenpeace Sweden, Biofuelwatch i inne grupy. Nie ma uzasadnienia dla testowania i eksperymentowania z technologią, która wydaje się zbyt niebezpieczna, by kiedykolwiek z niej korzystać.
Niechętny badacz
Keutsch mówi, że to bardzo uzasadniona obawa, że eksperymenty geoinżynieryjne mogą zwiększyć prawdopodobieństwo wykorzystania tej technologii. Jak powiedział mi podczas wywiadu w swoim biurze, on sam uważa, że geoinżynieria to zły sposób na przeciwdziałanie zmianom klimatu. Porównał to do opiatów, które łagodzą ostry ból, ale prowadzą do innych problemów, takich jak uzależnienie. O wiele bezpieczniejszym i skuteczniejszym rozwiązaniem byłoby szybkie ograniczenie emisji gazów cieplarnianych.
Ale obawia się, że zmiany klimatyczne są tak odległe i tak prawdopodobne, że staną się tak destrukcyjne, że jakiś zdesperowany naród może i tak ruszyć do przodu z geoinżynierią. Wcześniej Znaleziono badanie na Harvardzie że koszt opracowania i pilotowania floty wyspecjalizowanych samolotów do wykonania tej pracy kosztowałby zaledwie 2 miliardy dolarów rocznie, co byłoby w zasięgu ekonomicznym wielu krajów.
Ponieważ jest to jedyne narzędzie, które może wpłynąć na globalne temperatury w okresie kadencji politycznej, może stać się niesamowicie uwodzicielską opcją w narodach cierpiących z powodu śmiertelnych fal upałów, suszy, głodu, pożarów lub powodzi. Używanie go bez wystarczających badań byłoby bardzo niebezpieczne, mówi Keutsch.
Harvard profesor Frank Keutsch, główny badacz SCoPEx.
ELIZA GRINNELL, HARWARDZKA SZKOŁA INŻYNIERII I NAUK STOSOWANYCHLudzie myślą, że ponieważ prowadzę badania geoinżynieryjne, chcę trochę zajmować się geoinżynierią, mówi. Mój pogląd jest w rzeczywistości bardzo mocny i mam nadzieję, że nigdy nie znajdziemy się w sytuacji, w której trzeba to zrobić, ponieważ nadal uważam, że to bardzo przerażająca koncepcja i coś pójdzie nie tak.
Ale jednocześnie uważam, że lepsze zrozumienie, jakie mogą być zagrożenia, jest bardzo ważne – dodaje. I myślę, że jeśli chodzi o bezpośrednie badania, które mnie najbardziej interesują, jeśli istnieje rodzaj materiału, który może znacznie zmniejszyć ryzyko, myślę, że powinniśmy o tym wiedzieć.
Przeoczenie
Drużyna początkowo miałem nadzieję rozpocząć loty balonem już w 2018 roku w Tucson w Arizonie, a następnie zbadać plany w Nowym Meksyku. Zdecydowali się przenieść pierwszy wysiłek do Szwecji z powodu COVID-19 i innych wyzwań logistycznych i planowania, zgodnie ze stroną internetową projektu.
Część opóźnienia była spowodowana decyzją zespołu Keutscha o powołaniu niezależnej komisji do oceny etycznych i prawnych skutków proponowanych eksperymentów. Nie musieli go mieć, ponieważ wysiłek badawczy nie ma funduszy federalnych. (Rzeczywiście, kiedy projekt się rozpoczął, tam był brak funduszy federalnych w USA do badań geoinżynieryjnych. Projekt opiera się na wewnętrznych pieniądzach Harvardu i darowiznach od osób indywidualnych i grup, w tym: Bill Gates , Fundacja Williama i Flory Hewlettów, Fundacja Alfreda P. Sloana, i inni .)
Ale Jane Long, były zastępca dyrektora w Lawrence Livermore National Laboratory, zdecydowanie zaleciła utworzenie zewnętrznej komisji rewizyjnej. (Pomogła również wybrać jej przewodniczącego.) Dla przyszłości tej technologii ważne było, aby nie byli postrzegani jako źli naukowcy uciekający, by przeprowadzić jakiś eksperyment bez przeglądu, mówi.
Long podkreśla, że eksperymenty, jak zaproponowano na początku, są prowadzone na bardzo małą skalę i jest mało prawdopodobne, aby stanowiły zagrożenie dla zdrowia lub środowiska. Ale rada, jak mówi, zmusza naukowców do sformułowania, do czego służy praca, i zajęcia się obawami opinii publicznej.
Komitet wydał już raport zawierający sugestie, w jaki sposób zespół badawczy powinien komunikować się z opinią publiczną przed lotami uwalniającymi cząstki. Między innymi, to polecam s stworzenie podręcznika wyjaśniającego problemy i zaproszenie ludzi, którzy mieszkają w pobliżu toru lotu balonów, do wzięcia udziału w dyskusji na temat samego eksperymentu, a także zarządzania badaniami nad geoinżynierią słoneczną.
Mimo to Burns i inni twierdzą, że komitetowi brakuje niektórych kluczowych głosów, w tym krytyków badań geoinżynieryjnych i przedstawicieli biedniejszych krajów. Uważa, że te martwe punkty są widoczne w pierwszym raporcie komisji. Zakłada, i jakby pokazuje stronniczość, że angażujemy się publicznie tylko po to, aby dowiedzieć się, jak przejść do następnego etapu w zakresie eksperymentów terenowych – i wydaje się, że tworzy to rodzaj przesądzonego wniosku w zakresie tego, co się stanie i co powinno się stać, mówi.
Czego mogą się nauczyć
Zespół Keutscha już przeprowadzać symulacje komputerowe zbadanie, w jaki sposób cząsteczki uwolnione z ich sprzętu rozproszą się w powietrzu. Jeśli i kiedy zaczną to naprawdę testować, powinni być w stanie dokładniej zmierzyć, w jaki sposób plamki węglanu wapnia lub kwasu siarkowego rozkładają się lub zbijają ze sobą - kluczowy test tego, jak dobrze te materiały mogą działać w geoinżynierii. Jeśli cząstki są zbyt duże, opadają zbyt szybko ze stratosfery, wymagając większej ilości materiałów do rozproszenia tej samej ilości światła słonecznego.
Innym kluczowym pytaniem jest to, jak cząsteczki będą reagować z innymi chemikaliami w stratosferze – zwłaszcza z węglanem wapnia, ponieważ nie występuje tam naturalnie.
Dzięki uprzejmości SCOPEXZespół wybrał węglan wapnia zamiast siarczanów z dwóch powodów, mówi Keutsch: siarczany zjadają ochronną warstwę ozonową i chociaż mają efekt chłodzenia na powierzchni Ziemi, ogrzewają stratosferę. To może wywołać zmiany pogodowe w trudny do przewidzenia sposób. „Próbujesz poruszyć system Ziemi w sposób, który moim zdaniem nie jest dobry w przewidywaniu naszych modeli”, mówi.
Węglan wapnia ma jednak swoje własne niewiadome. Te eksperymenty w szklanej rurce znaleziony że nie jest szczególnie reaktywny ze związkami, które napotka w stratosferze. Ale sposób, w jaki oddziałuje z innymi chemikaliami w rzeczywistości, może wpływać na to, jak dużo promieniowania ultrafioletowego jest pochłaniane i ile światła słonecznego jest rozpraszane.
Obserwacje z lotów mogą pomóc nam lepiej zrozumieć, ile z tych materiałów może być potrzebnych do obniżenia globalnych temperatur, jakie ryzyko może stanowić ich uwolnienie – lub czy w ogóle zadziała.
Ale nadal będą istniały realne ograniczenia tego, czego naukowcy mogą się nauczyć z eksperymentów z małymi balonami. Nie będą w stanie wykryć długoterminowego losu cząstek uwalnianych do stratosfery, ponieważ szybko staną się zbyt rozrzedzone, aby je wykryć. Co więcej, Keutsch przyznaje, że są po prostu pewne rzeczy, których nie można poznać, dopóki ktoś nie wdroży geoinżynierii słonecznej na pełną skalę.
Mówi, że system Ziemi jest tak złożony. Nie sądzę, że możemy całkowicie przewidzieć. Nigdy nie możemy być naprawdę pewni, co się stanie, gdy to zrobisz.