Фото: new-science.ru
Столкнувшись с проблемами, вызванными глобальным потеплением, научное сообщество ищет смелые решения, включая солнечную геоинженерию. Недавнее исследование, ставшее результатом международного сотрудничества, раскрывает неожиданный потенциал алмаза как идеального материала для введения стратосферных аэрозолей. Согласно выводам ученых, ежегодное введение пяти миллионов тонн алмазных наночастиц в течение 45 лет может снизить температуру на Земле на 1,6 °C.
Цель устойчивого развития № 13 (ЦУР 13) установила 2050 год в качестве целевого срока для достижения углеродной нейтральности. Однако в связи с постепенным разрушением поглотителей углерода и обострением климатического кризиса представляется необходимым отодвинуть этот срок еще на тридцать лет. В частности, климатологи предупреждают, что одного сокращения выбросов углерода недостаточно. Накопленный ущерб в долгосрочной перспективе может привести к серьезным потрясениям в глобальных климатических условиях. В качестве возможного решения появляется солнечная геоинженерия для охлаждения планеты.
Это предложение вдохновлено извержениями вулканов. Во время этих природных явлений миллионы тонн диоксида серы выбрасываются в стратосферу, образуя сульфатные аэрозоли. Эти взвешенные частицы отражают солнечный свет, создавая эффект охлаждения. Конкретный пример такого механизма наблюдался после извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году, когда планета охладилась на 0,5 °C в течение нескольких лет.
Хотя диоксид серы (SO₂) часто упоминается в качестве способа воспроизведения этого эффекта, его искусственное введение в стратосферу сопряжено с серьезными климатическими рисками. Сульфатные аэрозоли могут вызвать кислотные дожди, а введение SO₂ может привести к истощению озонового слоя и усилить метеорологические возмущения.
В поисках альтернативы SO₂
Группа ученых из Швейцарского федерального технологического института Цюриха (ETH), Давосской физической метеорологической обсерватории и Гарвардского университета провела исследование с целью найти более безопасную альтернативу SO₂ в контексте солнечной геоинженерии. Под руководством Сандро Ваттиони, климатолога и постдокторанта из ETH Zurich, команда оценила семь потенциальных материалов, включая алмаз, кальцит, карбид кремния, алюминий, анатаз и рутил (две формы диоксида титана), в дополнение к диоксиду серы.
В своей работе, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, ученые представили трехмерную климатическую модель для оценки способности каждого аэрозоля отражать свет и поглощать тепло. Модель также учитывает два микрофизических свойства, которыми часто пренебрегают: седиментацию в атмосфере и агломерацию частиц.
Таким образом, ученые определили, что идеальными аэрозолями для солнечной геоинженерии являются те, которые медленно осаждаются и не агломерируются, что позволяет охлаждать планету дольше — ведь отдельные частицы отражают тепло обратно в космос более эффективно благодаря своей сферической форме.
Смоделировав воздействие каждого соединения в течение 45 лет, ученые обнаружили, что все протестированные типы твердых частиц, за исключением рутила, снижают стратосферное потепление в большей степени, чем SO₂. Они поясняют: «Инъекции частиц алмаза и кальцита показали самые низкие значения стратосферного потепления». Однако алмаз выделялся своей способностью оптимально отражать свет, а значит, и тепло, не образуя при этом агломератов и не вызывая кислотных дождей, благодаря своей химической инерции.
Однако ежегодное введение 5 миллионов тонн частиц синтетического алмаза в течение 45 лет потребует непомерных затрат в размере 175 000 миллиардов долларов. Сера, хотя и менее эффективна, в 2 400 раз дешевле. Дуглас Макмартин, инженер из Корнельского университета, предлагает изучить другие материалы, чтобы найти жизнеспособную альтернативу алмазу и тем самым сделать проект жизнеспособным.
Читайте все последние новости природы на New-Science.ru.
