Джим Франке отодвигает обложку презентации, лежащей на его рабочем столе, и под ней оказывается иллюстрация странного летательного аппарата с массивными крыльями, отходящими от короткого фюзеляжа.
Этот беспилотный самолет парит на высоте в несколько тысяч метров выше, чем летают коммерческие лайнеры — так высоко, что видно изгиб Земли. Именно такой аппарат понадобился бы, чтобы начать искусственное охлаждение планеты. Эти непропорционально большие крылья должны удерживать самолет и его полезную нагрузку в стратосфере, примерно в двенадцати милях (или 20 километрах) над поверхностью, где воздух гораздо разреженнее — его плотность составляет всего 5% от плотности у земли. Достигнув высоты, самолет должен выпустить материалы, которые после нескольких этапов химических реакций смогут отражать солнечный свет обратно в космос.
«Если вы хотите в ближайшее время добраться до высоты в 20 километров, это, вероятно, лучший вариант», — говорит Франке, научный сотрудник-исследователь Чикагского университета.
Франке — один из представителей небольшого, но растущего сообщества ученых, сосредоточенных на инженерных задачах, связанных с солнечным геоинжинирингом — спорной идеей о том, что мы могли бы намеренно вмешиваться в климатическую систему, чтобы противодействовать глобальному потеплению.
Сама концепция возникла благодаря вулканам. Масштабные извержения в прошлом приводили к снижению температуры по всему миру, выбрасывая диоксид серы и другие соединения в стратосферу, где они превращаются в частицы, рассеивающие солнечный свет. Сотни исследований последних десятилетий показали, что попытка человека имитировать этот механизм сработала бы быстро и эффективно — по крайней мере, в рамках климатических моделей.
Но эти компьютерные симуляции — лишь приближение к тому, как работает реальный мир. Они обходят стороной множество проблем. Например, тот факт, что самолетов, способных доставлять необходимые грузы на нужные высоты, не существует. Или что мы точно не знаем, как выпускать материал, чтобы большая его часть превращалась в крошечные отражающие аэрозоли, а не, скажем, слипалась и падала с неба. Или даже то, какое именно вещество мы хотели бы загружать в самолет, учитывая открытые вопросы о безопасности, стоимости и эффективности.
На фоне этих нарастающих неизвестностей все больше исследований в области солнечного геоинжиниринга выходят за рамки компьютерных симуляций, углубляясь в детальное проектирование и практическую инженерную работу, которая потребуется, прежде чем мы сможем приступить к кампании по снижению температуры. Необходимые задачи варьируются от создания высотных самолетов до освоения точной химии и механизмов доставки диспергируемых материалов, а также создания инфраструктуры мониторинга, которая понадобится, чтобы понять, работает ли это вообще.
Вопрос о том, стоит ли нам заниматься геоинжинирингом планеты, не имеет однозначного ответа. Это могло бы спасти миллионы жизней, снизив опасность катастрофических волн тепла, наводнений, засух и голода. Но многие опасаются, что это слишком опасно даже для рассмотрения, не говоря уже о серьезном изучении, утверждая, что мы не можем предсказать спиралевидные последствия манипуляций с такими большими, сложными и взаимосвязанными планетарными системами.
Критики утверждают, что нарастающий импульс на этом этапе исследований сделает все более вероятным, что кто-то, где-то в мире, в конечном итоге нажмет на спусковой крючок геоинжиниринга, несмотря на все оставшиеся неизвестные или опасности для определенных частей мира.
«Я действительно считаю это очень опасным из-за того, что мы знаем о науке и технологиях, — говорит Дженни Стивенс, профессор климатической справедливости в Университете Мейнута в Ирландии. — Чем больше инвестиций делается, чем дальше продвигаются разработки, тем более вероятно, что это будет применено на практике».
Но сторонники этих практических исследований утверждают, что проработка того, как мы могли бы развернуть программу солнечного геоинжиниринга, улучшит наше понимание потенциальных выгод и рисков, помогая гарантировать, что если кто-то и попытается подправить климат, то, по крайней мере, сделает это осознанно и, возможно, более безопасным способом.
Это все еще очень нишевая область. Большая часть текущей работы ведется в рамках Инициативы по климатическим системам (Climate Systems Engineering Initiative, CSEi) Чикагского университета, которая была официально запущена в 2024 году под руководством известного исследователя геоинжиниринга Дэвида Кита.
Франке, профессиональный инженер до получения докторской степени в области наук о Земле, курирует серию пересекающихся исследовательских проектов и коллабораций, направленных на разрешение многих инженерных неопределенностей. Это включает в себя проработку конструкций, которые сейчас лежат на его столе — изображений того типа самолетов, которые могли бы использоваться на начальном этапе программы геоинжиниринга.
Франке утверждает, что большее количество компьютерных симуляций просто не даст ответа на главные оставшиеся вопросы в этой области, включая самый важный: «бугимен» того, что может пойти не так.
«Я лично скептически настроен к тому, что дополнительная разработка моделей или большее количество симуляций смогут удовлетворительно разрешить эти вопросы, — говорит он. — Поэтому меня не очень интересует простое "кручение ручки" на большем количестве моделей».
Для Франке настало время для следующего шага: «Мы заинтересованы в том, чтобы увидеть, как бы вы на самом деле сделали эту вещь, если бы захотели это сделать».
Чего мы не знаем
Солнечный геоинжиниринг часто изображают как относительно дешевое и простое решение проблемы изменения климата. Но когда исследователи начинают более пристально изучать детали, они обнаруживают значительные неопределенности, отсутствие необходимых инструментов и непостроенную инфраструктуру.
Ничто из этого, возможно, не является непреодолимым препятствием, но нам потребуется время и деньги, чтобы разработать компоненты, необходимые для реализации даже ранних этапов программы солнечного геоинжиниринга. Суть этих исследований на самом деле заключается не в запуске чего-либо, а в выяснении того, что для этого потребуется.
Молодая некоммерческая организация из Сан-Франциско, Reflective, недавно работала с учеными в этой области, чтобы выяснить, как много мы все еще не знаем.
Процесс начался с описания того, что организация, которая аккумулирует пожертвования для финансирования исследований геоинжиниринга, называет «хорошо управляемым, умеренным» сценарием: в 2035 году какая-то страна или группа стран начинает мелкомасштабное развертывание геоинжиниринга, распыляя равное количество диоксида серы или сероводорода — газов, которые должны превращаться в отражающие аэрозоли в стратосфере — вблизи Северного и Южного полюсов. Первоначальная программа выпустила бы достаточно материала, чтобы снизить температуру примерно на 0,1 °C, срезав часть примерно 1,4 °C глобального потепления, произошедшего с начала индустриальной эры.
Полюса играют важную роль в этом и других сценариях раннего геоинжиниринга по простой причине: стратосфера там начинается уже на высоте семи километров — в отличие от примерно 18-20 километров на экваторе. Это делает ее более доступной, позволяя существующим самолетам, с некоторыми модификациями, доставлять туда значительные полезные грузы.
Загвоздка в том, что охлаждающий эффект был бы более выраженным в самых северных и южных широтах. Это связано, среди прочих сложных механизмов, с тем, что более высокие температуры в тропической стратосфере в основном препятствовали бы дрейфу аэрозолей, выпущенных у полюсов, в сторону экватора. Таким образом, развертывание геоинжиниринга в этих районах, вероятно, оказало бы более мягкое воздействие на более жаркие и бедные страны в тропиках, которые также являются одними из наиболее уязвимых к изменению климата регионов.
Чтобы охладить мир равномерно — и справедливо — в конечном итоге потребовалось бы добавить полеты ближе к экватору. В течение следующего десятилетия или около того, согласно сценарию Reflective, программа расширилась бы, перешла бы на новые самолеты, летающие над субтропиками, и выпускала бы достаточно материала для достижения глобального охлаждения на 0,5 °C.
Вопрос, который затем исследовали ученые, был следующим: если бы мы захотели реализовать такой сценарий, что нам еще нужно было бы сделать, чтобы это осуществить?
Оказалось, довольно много. Ранее в этом году Reflective опубликовала свою Базу данных неопределенностей SAI (SAI расшифровывается как «стратосферное впрыскивание аэрозолей»), в которой освещаются различные научные неизвестные и шесть инженерных препятствий.
Среди них: выяснение того, насколько сложным или дорогим было бы переоборудование существующих самолетов для полетов в стратосферу, или разработка совершенно новых высотных аппаратов; определение точного размера частиц и химического состава аэрозолей для максимальной отражательной способности и минимального побочного ущерба; а также создание глобальной сети датчиков и спутников для мониторинга распространения аэрозолей и их воздействия на озоновый слой, температуру и погодные условия.
[...]