Маршия Бьорнеруд - Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога

Если ускорение роста микробов в океанах — не выход, возможно, мы могли бы позаимствовать у Земли другую схему долгосрочной секвестрации углерода — фиксацию атмосферного углекислого газа в известняке. Образование известняка начинается с выветривания силикатных пород, в ходе чего высвобождается кальций, который затем соединяется с атмосферным CO 2и образует карбонат кальция (кальцит). Именно этот процесс вызвал снижение концентрации CO 2в атмосфере и, как следствие, охлаждение планеты в период формирования Гималаев (об этом мы говорили в главе 3). В природе эту работу выполняют раковинные морские организмы, которые поглощают углерод со скоростью примерно 0,1 Гт в год — достаточно быстро для того, чтобы в геологическом масштабе времени фиксировать в твердой форме 99,9 % всего выдохнутого вулканами углекислого газа, но в 100 раз медленнее, чтобы справиться с сегодняшними ежегодными объемами антропогенных выбросов СО 2. Кроме того, поскольку повышение кислотности океана затрудняет формирование кальцитовых раковин, и без того медленные темпы естественного образования известняка в ближайшие столетия могут замедлиться еще больше.

Но мы можем создавать искусственную альтернативу известняку, используя процесс выветривания определенных видов силикатных пород, который сопровождается химическими реакциями с поглощением из воздуха углекислого газа. Плутоническая порода под названием перидотит , богатая минералом оливином (ювелирная разновидность которого известна как перидот или хризолит), вступает в реакцию с углекислым газом с образованием карбоната магния (магнезита) — минерала, который похож на кальцит, только вместо кальция содержит магний:

Но и тут есть загвоздка: хотя на нашей планете нет недостатка в перидотите — он составляет бóльшую часть верхней мантии, — на поверхности Земли он встречается довольно редко. Тем не менее есть места, например на Ньюфаундленде, Кипре, в Омане и северной Калифорнии, где из-за нарушения субдукции пластины мантийных пород надвинулись поверх краев континентальных плит. Идея состоит в том, чтобы перфорировать толщу перидотита, пробурив в ней множество отверстий, и закачивать туда уловленный CO 2. Как показало одно из исследований, в одном только Омане перидотиты могут абсорбировать 1 Гт углерода в год (одну десятую наших годовых выбросов) [109] Keleman, P., and Metter, J., 2008. In situ carbonation of peridotite for CO 2 storage. Proceedings of the National Academy of Sciences , 105, 17295–17300. doi:101073/pnas.0805794105 . При низких температурах реакция карбонизации протекает медленно, но сопровождается выделением теплоты, поэтому, однажды начавшись, она постепенно самоускоряется. Главная трудность, конечно же, связана с тем, как свести вместе газ и поглощающую породу. Тут есть два варианта: либо улавливать углекислый газ и транспортировать его в те немногочисленные районы, где мантийная порода выходит на поверхность, либо добывать перидотит в больших объемах и распределять его на обширных участках земной поверхности, где он может пассивно реагировать с атмосферой.

Учитывая все трудности, связанные с избавлением от углекислого газа, неудивительно, что идея охлаждения планеты путем распыления сульфатных аэрозолей в стратосфере, вдохновленная извержением вулкана Пинатубо в 1991 г., кажется наиболее привлекательной альтернативой. Эта программа так называемого «управления солнечным излучением» относительно малозатратна (всего несколько миллиардов долларов в год) и может быть начата уже сегодня с использованием ракет, дирижаблей или высотных самолетов. Но это будет сделка с дьяволом. Если мы начнем орошать стратосферу сульфатами, нам придется продолжать эти инъекции на протяжении многих десятилетий, поскольку в отсутствие существенного сокращения выбросов СО 2эта мера будет только маскировать глобальное потепление, а не устранять его причины. Кроме того, подкисление океана в результате повышения уровня CO 2будет продолжаться и подрывать карбонатную седиментацию — медленный, но эффективный механизм долгосрочного изъятия углерода из земной атмосферы. Существует и риск морального характера — подавление парниковых симптомов может ослабить политическую волю к лечению лежащей в их основе болезни. А прекращение сульфатных инъекций раньше срока приведет к тому, что сдерживаемый парниковый эффект стремительно наверстает упущенное и спровоцирует температурный скачок, который может разрушительно отразиться на биосфере и привести к экстремальным изменениям погодных условий.

Впрыскивание в стратосферу диоксида серы в объеме, эквивалентном извержению Пинатубо (около 17 мегатонн), каждые несколько лет на протяжении от 50 до 100 лет приведет к фундаментальным изменениям многих биогеохимических циклов, которые на сегодняшний день поддаются лишь частичному прогнозированию. И, как у наркомана, нуждающегося во все бóльших дозах наркотика, чтобы испытать желаемый кайф, объемы сульфатных инъекций, необходимых для достижения искомого уровня охлаждения, с каждым разом будут все возрастать. Причина заключается в склонности сульфатных частиц к слипанию, из-за чего их время пребывания в стратосфере и отражательная способность будут постепенно и неуклонно снижаться: более крупные частицы быстрее выпадают в форме осадков и имеют меньшее отношение площади поверхности к объему, чем более мелкие, что снижает их эффективность как отражателей солнечной энергии.

Специалисты в области химии атмосферы прекрасно понимают, что присутствие в стратосфере больших объемов сульфата может повредить озоновый слой — щит, защищающий Землю от космической радиации, который начал медленно восстанавливаться после 1989 г., когда Монреальский протокол впервые ограничил использование хлорфторуглеродов. Кроме того, сама по себе система доставки сульфатных аэрозолей в стратосферу может нанести значительный вред окружающей среде: если использовать для этого реактивные истребители, им придется делать миллионы вылетов в год [110] Hamilton, Clive, 2013. Earthmasters: The Dawn of the Age of Climate Engineering . New Haven, CT: Yale University Press. . И при каждом таком воздушном рейде будет существовать риск, что аэрозоль будет распылен ниже целевой высоты в 10 км, в результате чего в этом месте на Землю прольется локальный кислотный дождь.

Наконец, сульфатная завеса повлияет на длину волн и интенсивность света, падающего на фотосинтезирующие растения и планктон, с непредсказуемыми последствиями для естественных пищевых сетей, лесов и сельского хозяйства. Пожалуй, самая горькая ирония заключается в том, что аэрозоли снизят эффективность производства солнечной энергии (особенно солнечных установок с зеркалами и линзами для концентрации света), тем самым подрывая технологию, которая может снизить нашу зависимость от ископаемого топлива, породившую современные проблемы с климатом [111] Smith, C. J., et al., 2017. Impacts of stratospheric sulfate geoengineering on globalsolar photovoltaic and concentrating solar power resource. Journal of Applied Meteorology and Climatology , 56, 1484–1497. doi:10.1175/JAMC — D-16–0298.1 . Поскольку сульфатные аэрозоли не действуют в темноте, когда им нечего отражать, их использование приведет к уменьшению дневных/ночных, летних/зимних и тропических/полярных перепадов температур. Это может вызвать резкие сдвиги в глобальных погодных факторах, которые определяются температурными контрастами и градиентами. Например, неясно, какое влияние это может оказать на многие сложные температурно обусловленные взаимодействия между атмосферой и океаном, такие как межгодовой цикл Эль-Ниньо и месячные-двухмесячные осцилляции Маддена — Джулиана, регулирующие погоду в Тихоокеанском бассейне. Многочисленные климатические модели, несмотря на значительные неопределенности, показывают, что на территориях, охваченных ежегодными азиатскими муссонами, следует ожидать резкого сокращения количества осадков [112] Tilmes, S., et al., 2013. The hydrological impact of geoengineering in the Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP). Journal of Geophysical Research: Atmospheres , 118, 11036011958. doi:10.1002/jgrd.50868 . Какая помощь будет оказана регионам, которые пострадают от атмосферных манипуляций? Учитывая нынешнее состояние глобального управления, представляется крайне маловероятным, чтобы такой продолжительный (растянутый на несколько поколений) геохимический эксперимент планетарного масштаба мог бы быть благополучно осуществлен и способствовал бы гармоничным отношениям между народами. И почему никто не говорит о том, что в этом случае небо станет белым, а не голубым?