氣候科學家們已經想出了許多未來主義的地球降溫方法，但在10月26日發表的一項分析研究了他們可能最瘋狂的想法：將微小的鑽石噴灑到高層大氣中。
多年來，研究人員一直在討論將水基硫酸鹽噴霧泵入天空以反射和散射太陽能量的優點——本質上是模仿火山爆發造成的降溫。像大多數地球工程型別一樣，這個想法極具爭議，而且迄今為止尚未經過測試。
但哈佛大學馬薩諸塞州劍橋分校的一個科學家團隊認為，如果有人真的嘗試這種“太陽輻射管理”，那麼使用奈米尺寸的固體顆粒粉塵可能更安全。他們在《大氣化學與物理學》雜誌上發表的一篇論文中計算出，鑽石或氧化鋁（氧化鋁）的奈米顆粒可能比硫酸鹽更有效，且對環境的破壞更小。研究人員認為，儘管鑽石粉塵價格昂貴，但並非完全不可能。
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哈佛大學的大氣建模專家、該研究的作者之一黛布拉·魏森斯坦說：“我們的論文真正旨在消除必須使用硫酸鹽進行太陽輻射管理的這種思維定勢。”
硫酸鹽的副作用
其他研究人員之前也曾提出噴灑固體粉塵。但魏森斯坦說，最新的研究首次詳細模擬了顆粒的影響，透過檢查它們如何與大氣中不同的物質進行物理和化學相互作用，並與硫酸鹽進行了比較。
在大氣中，硫酸鹽會導致硫酸的產生，從而破壞臭氧層。透過吸收特定波長的光，它們還會加熱低層平流層；反過來，這可能會影響空氣迴圈模式和氣候。硫酸鹽還會散射光線，這種效應可能會促進植物生長，但會降低太陽能電池板的功率輸出。
魏森斯坦說，氧化鋁和鑽石粉塵都會導致較少的問題。“您可能會對臭氧產生明顯更小的影響，對平流層的加熱更少，對地球表面漫射光的增加也更少，”她說。這是因為氧化鋁和鑽石不會導致硫酸的產生，而且它們以不同的方式散射和吸收特定波長的光。
除了分析環境影響外，該論文還表明，按重量計算，氧化鋁粉塵將達到與硫酸鹽噴霧相似的冷卻效果——但鑽石粉塵的效率至少高出 50%。
天空中的鑽石
當然，將鑽石粉塵噴灑到天空將花費鉅額費用。哈佛大學的研究人員指出，鑽石粉塵的價格低於切割寶石：現在可以以每公斤不到 100 美元的價格購買到微小的合成鑽石顆粒。但根據他們論文的結果，抵消人類排放的溫室氣體所捕獲的能量的百分之幾，每年就需要數十萬噸粉塵。儘管哈佛大學的研究人員強調他們沒有進行詳細的成本分析，但按當前價格計算，每年仍需要數十億美元。
然而，魏森斯坦堅稱，最終成本會更低。“一旦可以擴大規模以生產合適的數量，您就可以假設價格會下降，”她說。“試圖根據當前鑽石的成本來估算，並沒有特別的用處。”
哈佛大學的氣候科學家、該論文的另一位作者大衛·基思表示，他認為即使是今天的成本也不會令人望而卻步。他說，到 2065 年，地球上有 100 億人口時，抽取約 45 萬噸鑽石粉塵的成本可能約為每人 5 美元。
魏森斯坦說，儘管如此，哈佛團隊目前仍專注於氧化鋁，因為它更容易製造，而且其化學行為也得到了更好的研究。
然而，科學家們警告說，氧化鋁和鑽石奈米顆粒都存在未知的風險。由於對火山的研究，人們對硫酸鹽的瞭解相對較好。相比之下，固體顆粒的化學性質——例如它們的表面如何催化化學反應——尚不清楚，儘管哈佛大學的研究人員正在進行實驗室測試以彌補這一點。
英國布里斯托爾大學的火山學家馬修·沃森說，這項研究“強烈表明”，這種固體粉塵可以顯著降低與硫酸鹽相關的一些風險，他曾是一項被取消的小型地球工程實驗——平流層粒子注入氣候工程專案（SPICE）的首席研究員。但他懷疑，未知的風險和缺乏任何自然類似物，將使固體粉塵比硫酸鹽噴霧更不受公眾歡迎。
本文經許可轉載，並於2015年10月26日首次發表。