С каждым фунтом сожженного угля, природного газа и нефти человечество устремляется в опасное и неопределенное будущее. Дополнительные парниковые газы в атмосфере задерживают больше солнечной энергии, что усиливает ураганы, продлевает лесные пожары и в целом нагревает планету.
"Глобальное потепление реально. Оно вызвано человеком. Это плохо", - говорит Алан Робок, климатолог из Ратгерского университета. "Решение - оставить ископаемое топливо в земле".
Если правительствам не удастся достаточно быстро замедлить массовую добычу ископаемого топлива, некоторые ученые с крайней тревогой обдумывают опасный и неопределенный запасной план: Отклоняя часть солнечной энергии от всей планеты - теоретическая практика, известная как "солнечная геоинженерия", - мы можем потенциально охладить планету настолько, чтобы выиграть немного времени.
Интерес к этой практике подогревается. Инженеры Гарварда продвигались к проведению небольшого эксперимента в атмосфере над Швецией, пока давление со стороны экологических групп и групп коренного населения не заставило Шведское космическое агентство отменить испытания на прошлой неделе. Эта новость появилась всего через несколько дней после того, как Национальная академия наук, инженерии и медицины США призвала к проведению дополнительных исследований для лучшего понимания технологии.
Растущая популярность солнечной геоинженерии стала тревожным сигналом для экологов, которые потратили десятилетия на то, чтобы понять, как изменение климата приведет и уже приводит к дестабилизации экосистем. Теперь сотрудничество климатологов и экологов, Рабочая группа по биологии климатического вмешательства, предупреждает, что затемнение солнца может иметь дополнительные последствия для организмов планеты - включая человека.
"Есть и другое потенциальное будущее, и нам нужно думать о том, как эти потенциальные сценарии повлияют на экологические системы", - говорит Фиби Зарнецке, эколог из Мичиганского государственного университета и член междисциплинарной команды.
План Б
Наиболее часто упоминаемый климатический пластырь, блокирующий солнце, носит жаргонное название "стратосферное аэрозольное вмешательство" и, по сути, сводится к искусственному созданию непрерывного вулканического извержения.
Хорошо известно, что вулканы охлаждают климат. Например, когда в 1991 году произошло извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах, его газообразный шлейф привел к образованию облаков мелких капель (аэрозолей), которые придали верхним слоям атмосферы дополнительный блеск. Эти аэрозоли отражали дополнительный солнечный свет обратно в космос, охлаждая планету примерно на один градус по Фаренгейту.
Если бы у геоинженеров был парк самолетов, постоянно извергающих подобные соединения, пересекая верхние слои атмосферы, они могли бы создать и поддерживать подобный эффект, отключив термостат планеты на несколько десятилетий, пока общество разбирается с источниками энергии. (Только не прекращайте распыление, пока концентрация углерода не снизится, иначе насыщенная углеродом атмосфера снова будет задерживать тепло, и даже более эффективно, чем раньше).
Эта технология потребует создания нового класса транспортных средств, способных поднимать тонны материала на высоту 14 миль в атмосферу, что почти в два раза выше, чем летают коммерческие самолеты. Но это не будет невозможно или даже очень дорого, если судить по федеральному бюджету. Избежать потепления на один градус в течение года может стоить около 18 миллиардов долларов, что соответствует годовому бюджету НАСА.
Остановка изменения климата требует коллективных действий, но притупить боль от повышения температуры под силу одному отчаянному правительству. Прежде чем это произойдет, исследователи надеются выяснить, будет ли геоинженерия спасительным жгутом или самовнушением.
"По мере того, как глобальное потепление растет и растет, а общество испытывает искушение сделать это", - говорит Робок, - "мы должны быть в состоянии принять обоснованное решение".
Назад дороги нет
Частью этого анализа риска и выгоды будет определение того, как распыление аэрозолей влияет на переплетенные сети организмов, покрывающих планету. Робок начал работать с Джессикой Гуревич, экологом из Университета Стоуни Брук, после того, как они поняли, что практически не было проведено никаких работ по изучению экологического воздействия геоинженерии. Поэтому они создали Рабочую группу по биологии климатического вмешательства - команду из шестнадцати климатологов и экологов, разбросанных по всему миру. После двух лет удаленных встреч группа объявила о своих выводах в начале этой недели в статье в журнале Proceedings of the National Academies of Science.
Их основная идея заключается в том, что снижение температуры не повернет время вспять. Внедрение аэрозолей охлаждает планету, изменяя климат совершенно по-новому, что влечет за собой целый ряд сложных последствий, к которым организмы должны адаптироваться.
Наполнение стратосферы сернистыми соединениями (ведущие кандидаты, напоминающие вулканические шлейфы) будет реагировать с существующим хлором, разрушая озон в определенных областях, например, пропуская больше ультрафиолетового света. Для людей это может означать необходимость использования дополнительного солнцезащитного крема и рак кожи. Особенно чувствительные животные, такие как амфибии, пострадают сильнее, говорит Зарнецке.
Новый облачный слой также сделает лучи света менее прямыми, как если бы вся планета оказалась под тончайшим лесным пологом. Многие растения процветают в таких условиях, но другие страдают. Как такие изменения повлияют на урожайность сельскохозяйственных культур? Или на биоразнообразие в тропических лесах Амазонки? У исследователей просто нет ответов на этот вопрос, говорит Робок.
Список последующих эффектов можно продолжить. Аэрозоли окажут общее охлаждающее воздействие, но притупят самые низкие температуры, что облегчит инвазивным насекомым пережить зиму. Дожди станут немного более кислотными. Изменится характер осадков. Каждое изменение приведет к новым экологическим победителям и проигравшим, но сейчас экологи не имеют ни малейшего представления о том, кто из них кто. Специалисты рекомендуют провести обширные исследования биологических последствий геоинженерии, прежде чем какая-либо страна сможет нажать на кнопку.
Думать по-крупному, думать по-маленькому
Национальные академии рекомендовали федеральному правительству выделить от 100 до 200 миллионов долларов в течение следующих пяти лет на изучение геоинженерии, и Робок и Зарнецке хотели бы, чтобы часть этих средств пошла на поддержку исследований на стыке климата и экологии.
Климатологи склонны мыслить масштабно, размышляя о средней температуре в Африке в ближайшие десятилетия. Экологи же часто обращают внимание на более мелкие детали, например, на то, как жабы на юге Уганды справятся с засухой. Группа предполагает, что только совместная работа позволит исследователям получить доступ к запутанному промежуточному пространству.
Например, сосредоточив климатические модели на определенном регионе, исследователи могут увеличить разрешение и получить лучшее представление об изменениях, происходящих в конкретной области.
Экологи также могут подсказать климатологам, какой информации отдать предпочтение. Модели производят огромное количество данных, отслеживая, как многие сотни переменных (например, температура или давление) могут изменяться ежечасно в течение многих лет. Большинство точек данных усредняются, но если экологи запросят конкретные данные, они смогут использовать упущенные данные для прогнозирования реакции небольших экосистем на геоинженерию. Существует целое царство неизученных связей, которые только предстоит обнаружить.
"Мы можем обнаружить такие препятствия, с которыми просто не сможем жить", - говорит Робок. "Мы должны знать об этом как можно раньше".