Глобальное потепление, мировой голод, истощение нефтяных запасов... Сценарии конца света множатся как на дрожжах. Американский онлайн-журнал Wired попросил самых авторитетных ученых проанализировать сценарии спасения.

Морские фермы

Проблема

Фитопланктон (микроскопические водоросли, обитающие в морской воде) исключительно важен для охлаждения планеты. Связывая в процессе фотосинтеза углекислый газ, он к тому же образует органическое вещество, обеспечивающее почти всю остальную жизнь в океане.
Однако начиная с 1980-х годов количество фитопланктона стремительно сокращается.

Решение

Ученые исходят из того, что при внесении в морскую воду мочевины и железа способность океанов к воспроизводству фитопланктона, а следовательно, и поглощение им двуокиси углерода резко увеличивается. В 2007 г. был начат первый амбициозный эксперимент по модернизации климата. Компания из Калифорнии (США) взялась восполнить дефицит железа в океане. По мнению Расса Джорджа, куратора проекта, распыление всего 50 т металлических опилок в поверхностном слое океана поможет убрать из атмосферы парниковые газы и остановить глобальное потепление.

Чеснок спасет от потепления

Проблема

Стада коров наносят экологии планеты больший ущерб, чем все виды транспорта вместе взятые. По мнению экспертов Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (РАО), 1,5-миллиардное поголовье буренок, обитающих на планете, несет ответственность за выделение 18% парниковых газов вообще, 35% метана и 9% углекислого газа в частности. К 2050 г. в связи с растущим спросом на мясо эти цифры увеличатся вдвое. Каждая корова "производит" от 100 до 200 литров метана в день, что эквивалентно выхлопам автомобиля Land Rover Freelander с ежедневным пробегом порядка 53 км. Всего коровами и другим домашним скотом ежегодно выбрасывается в воздух 80 млн тонн метана. Справедливости ради надо сказать, что за выбросы углекислого газа ответственны не коровы, а фермеры, которые в процессе ухода за животными, приготовления кормов, заготовки мяса и перевозок сжигают изрядное количество топлива.

Решение

Отчаявшись вразумить людей, борцы с глобальным потеплением взялись за буренок. Их вдохновило исследование, говорящее, что вопреки распространенному мнению большую часть газов коровы выпускают не при испражнении, а при отрыгивании жвачки. Чтобы решить эту проблему, группа британских ученых из университета Уэльса в Аберистуите под руководством Джэми Ньюболда предложила кормить коров чесноком. При добавлении в корм скоту он воздействует на бактерии, производящие метан, и улучшает пищеварение, что позволяет более чем в два раза сократить выброс метана. К сожалению, мясо безопасных буренок имеет специфический вкус, который может не понравиться потребителям.

Щетки скорректируют климат

Проблема

Климатологи отмечают, что за последние десять лет концентрация углекислого газа в атмосфере Земли выросла более чем на 4%. Дальнейшее ее увеличение еще больше подстегнет глобальное потепление и приведет к непредсказуемым результатам.

Решение

Если стабилизировать выбросы углекислого газа не удается, надо его из атмосферы изымать, решил физик Колумбийского университета профессор Клаус Лакнер. Для этих целей он спроектировал огромную щетку высотой около 100 м, с помощью которой надеется абсорбировать из атмосферы такое же количество двуокиси углерода, какое выбрасывают в нее 15 тыс. автомобилей. По мнению ученого, сотни тысяч таких щеток могли бы нейтрализовать выбросы всего человечества.
Остается решить, что делать с собранным углекислым газом. Во-первых, его можно закачивать в подземные резервуары, оставшиеся от нефти и газа, в соленосные и угольные пласты, не имеющие промышленного значения. Уже сейчас три подобных проекта реализуются в Северном море, в Канаде и в Алжире, где ежегодно по 3-4 мегатонны углекислого газа закачивают в нефтяные скважины. Во-вторых, можно закачивать двуокись углерода в океан, на глубину больше километра, где он будет изолирован от атмосферы в течение столетий. Физического предела объему углекислого газа, который может храниться в океане, нет. Сейчас океанами поглощается около 7 гигатонн углекислого газа в год. Всего же Мировой океан уже вобрал в себя порядка 500 гигатонн углекислого газа - около трети от общего количества антропогенных выбросов, попавших в атмосферу за последние 200 лет.

Парник-небоскреб

Проблема

Обвальный рост цен на продукты питания, с которым мы столкнулись в 2007 г., - только начало мирового голода, поджидающего всех нас в XXI в. По оценкам ООН, уже сейчас более 800 млн человек в мире страдают от голода и недоедания (каждый шестой из них - ребенок). Около 24 тыс. человек ежедневно умирают от голода и болезней, вызванных им, три четверти из них - дети в возрасте до 5 лет. В ближайшие 40 лет ситуация еще больше усугубится.
Население Земли вырастет до 9,2 млрд человек. Чтобы их прокормить, потребуется увеличить мощности пищевой промышленности как минимум вдвое. Однако сделать это будет не так-то просто.
Под сельскохозяйственные угодья уже отведено 37% поверхности Земли, увеличить их площадь вряд ли удастся. Вместе с тем все больше посевных площадей отводится под рапс, исходный материал для биотоплива. Самое же главное - пресловутый человеческий фактор. В 2007 г. впервые в истории человечества население городов превысило население сельских районов. По мнению экспертов, в будущем популяция землян стабилизируется в районе 9-10 млрд человек, но города будут продолжать раздуваться как пузыри, пока в них не переселится 90-100% мирового населения. Предполагается, что в 2050 г, в городах будет жить не менее 80% землян. Планета превратится в огромный мегаполис, который надо будет как-то кормить.

Решение

Прокормить горожан помогут экологические небоскребы для парниковых культур, функционирующие 365 дней в году. Автор идеи, профессор Колумбийского университета Диксон Деспомьер, полагает, что в городах надо строить "вертикальные фермы" со стеклянными стенами и сложной системой водоснабжения. Экологические небоскребы, расположенные в самом центре перегретого мегаполиса, станут идеальными парниками. При этом в них можно будет не только выращивать самые разные виды культур, но и разводить мелкий скот. Прототип сооружения уже установлен в Музее науки и промышленности Чикаго.

Контроль над ураганом

Проблема

Беспристрастная статистика гласит, что за последние сто лет среднее количество ураганов в Атлантике увеличилось вдвое. Небывало "урожайным" на ураганы стало последнее десятилетие - в среднем по 8 ураганов и 7 штормов ежегодно. В 2004 году на штат Флорида обрушились четыре сильнейших урагана, которые стали одними из самых разрушительных за всю историю Соединенных Штатов. В течение 2005 года -15 ураганов (включая "Катрину", нанесшую ущерб в $80 млрд и унесшую жизни около полутора тысяч человек) и 13 штормов. Относительно спокойным на этом фоне выглядит 2006 год - всего 15 штормов.
Грэг Холланд из Национального центра атмосферных исследований и Питер Вебстер из Технологического института (штат Джорджия, США) уверены, что климатические изменения являются главной причиной увеличения частоты и мощности атлантических ураганов. "Нет сомнения в том, что сила ураганов зависит от температуры поверхности воды", - считает и профессор Кембриджского университета Дэвид Кинг. Ученые отмечают также, что изменения, происходящие в тропической части Атлантики, не единичны. Подобные процессы идут во всех регионах Земли. В ближайшем будущем штормовая активность только усилится.

Решение

Наша газета уже писала о первых попытках управления ураганами, и весьма успешных. Но прежде чем начать повсеместное применение этой технологии, необходимо научиться точно прогнозировать маршруты ураганов и определять физические параметры, влияющие на поведение атмосферных вихрей. Успехи компьютерного моделирования позволяют надеяться, что человечество вот-вот справится с этой проблемой.
При построении моделей состояние атмосферы определяют по полному перечню переменных, характеризующих давление, температуру, относительную влажность, скорость и направление ветра. Начальное состояние модели всегда неполно и неточно, так как определить все эти параметры для ураганов крайне сложно: проведение непосредственных наблюдений затруднено, а космические снимки, хотя и отображают сложную структуру урагана, недостаточно информативны. Вот почему предложение израильского физика Да-ниеля Розенфельда улучшить картинку, получаемую со спутников, путем "впрыскивания" пыли в основание урагана было встречено на ура. К тому же оказалось, что это поможет контролировать продвижение и мощность атмосферного вихря.

Деревья вместо нефти

Проблема

По мнению президента Российского научного центра "Курчатовский институт" академика Евгения Велихова, "запасы нефти и газа на Земле подходят к концу". В 2050 году начнется падение добычи этих энергоресурсов. К этому же роковому году человечество должно в три раза увеличить выработку энергии, чтобы покрыть свои нужды. Никаким повышением цен проблему дефицита энергоресурсов не решить. Нужны принципиально новые виды топлива. Без них человеческая цивилизация просто не сможет существовать.
Пока что основная ставка делается на биотопливо. К 2030 г. США намерены перевести треть своего автопарка на получаемый из растительного сырья спирт. Уже к 2012 году производство этанола согласно принятому конгрессом законопроекту должно увеличиться до 27,75 млрд литров в год (против 14,8 млрд в 2005 г.).
Вот только имеющихся сельскохозяйственных культур для этого не хватит. Выходом могли бы стать деревья, но переработать древесину в биотопливо не так-то просто. Основная проблема связана с разложением целлюлозы. Содержащиеся в волокнах сахара нельзя перегнать в этиловый спирт (этанол), пока они не освободятся от лигнина - очень прочного полимера, содержание которого в древесине - 25-30%. Другая проблема - экология. Как известно, до 10% этанола добавляется в бензин, и обычные двигатели без переделки могут его использовать, при этом существенно улучшаются показатели выбросов в атмосферу. В сельскохозяйственных штатах США водители приобретают смесь, состоящую на 85% из этилового спирта и на 15% из обычного неэтилированного бензина. Беда только, что сам процесс отделения древесной целлюлозы от лигнина очень энергозатратен, при этом используются едкие щелочные растворы, высокие температуры и давление.

Решение

Спасти положение, по мнению американских ученых, могут генетически модифицированные деревья с повышенными коэффициентами усвоения двуокиси углерода, высокой скоростью роста, низким содержанием лигнина и высоким - целлюлозы, что помогло бы сэкономить миллионы долларов в год.
В живой природе ствол дерева гниет примерно сто лет, причем набор микроорганизмов, которые разлагают лигнин, крайне ограничен. Чтобы целлюлозные волокна стали доступными для ферментативной обработки, их нужно сделать более рыхлыми. Эта проблема известна многие десятилетия и пока никем не решена. Поэтому, помимо ускоренного наращивания массы, генетические изменения должны коснуться и структуры целлюлозного волокна, то есть клеточных стенок, которые должны стать более проницаемыми для ферментов, разлагающих целлюлозу.
Разумеется, выращивание таких деревьев сопровождается определенными рисками. Нестабильность пересаженных генов, любая неудача на опытной плантации, возможное низкое качество древесины, "привыкание" к ГМ - деревьям отдельных видов болезней или насекомых, случайное попадание модифицированных генов деревьев в природную экосистему - вот неполный перечень факторов, способных изменить равновесие экосистемы на мировом уровне. Однако в отсутствие других возобновляемых источников энергии выбирать не приходится.

Солнцезащитные облака

Проблема

Большую часть XX века светимость Солнца медленно, но верно повышалась, что, по мнению ряда ученых, и спровоцировало глобальное потепление. От палящих лучей Солнца надо прикрыться, весь вопрос - чем.

Решение

Американский физик Джон Латхэм и его шотландский коллега Стефен Сальтер предложили создавать фабрики по "производству" облаков. Флотилии дистанционно управляемых кораблей создадут из океанской воды облака пара. Отражая солнечные лучи, рукотворные облачные щиты будут препятствовать дальнейшему разогреву планеты. Неясно только, как резкое увеличение количества облаков отразится на климате.
А вот нобелевский лауреат по химии 1995 года, голландский профессор Пауль Крутцен, предлагает для блокировки солнечных лучей распылять в верхних слоях атмосферы серу. После мощных извержений вулканов температура воздуха в окрестностях немного понижается. В течение года после извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году температура у поверхности Земли, в том числе вокруг Лабрадорского моря, на Ближнем Востоке и в Северной Африке, была в среднем на 0,5 градуса Цельсия ниже нормы. Этому способствовали частички серосодержащего пепла, которые препятствовали проникновению солнечных лучей. При этом, выброшенные в стратосферу на высоту до 30 км, они очень медленно опускались на Землю. Подобное можно делать и специально. С помощью реактивных двигателей, пушек, воздушных шаров и даже искусственных вулканов - "покрыть" высоты от 16 до 20 км надежным слоем сульфатов, отражающих солнечное излучение. "Пройдет всего десять лет, и температура Земли понизится до уровня 90-х годов прошлого века", - убежден профессор Крутцен. Скептики возражают, что существуют еще не изученные механизмы очистки стратосферы, которые могут свести на нет эффективность распыления аэрозоля. К тому же если что-то пойдет не так, на восстановление нарушенного равновесия потребуются годы.
Именно поэтому астроном Роджер Дж. Энджел из Аризонского университета (США) предлагает не трогать Землю, а построить "козырек от Солнца"'прямо в космосе. По расчетам Энджела, для предотвращения перегрева Земли достаточно снизить поток солнечного излучения на 1,8%. Для этого в так называемую точку Лагранжа, в которой притяжения Земли и Солнца уравновешивают друг друга, необходимо доставить огромное количество очень тонких круглых экранов диаметром 0,6 м и с массой около 1 г. Изготовленные из прозрачного материала диски будут пропускать солнечные лучи, но при этом - за счет преломления - отклонять их в сторону. Для ориентации в пространстве к дискам будут прикреплены фотоэлементы, вырабатывающие энергию. Упаковки по 800 тысяч дисков будут доставляться в космос с помощью углеродных макси-пушек. В течение 10 лет 20 пусковых устройств каждые 5 минут должны будут выстреливать на орбиту по упаковке с дисками. Общая площадь щита из 16 трлн зеркал составит 1,5 млн кв. м, стоимость проекта - $5 трлн.

Лучшее - враг хорошего

Проблема

Впрочем, в процесс глобального потепления верят не все. "С 1998 года мир не нагрелся. В течение 2007 года глобальная температура на Земле была не выше температуры 2006 года и в целом была идентична температурам 1998-2006 годов. Это служит еще одним доказательством того, что Земля в 1998-2005 годах уже прошла пик глобального потепления", - считает заведующий лабораторией космических исследований Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН Хаби-булло Абду-саматов.
"До 1985 г. количество излучаемой Солнцем энергии увеличивалось, затем оно медленно пошло на спад, и своего минимума нынешнего 200-летнего цикла оно достигнет ориентировочно в 2041 году. Термическая инерция Мирового океана, правда, несколько отдалит процесс "остывания" планеты и начало нового малого ледникового периода, который придется на 2055-2060-е годы и продлится ориентировочно 45-65 лет, - полагает ученый. -В 2008 году глобальная температура на Земле не только не поднимется, но, возможно, даже незначительно снизится исходя из рекордно низкого уровня светимости Солнца за весь 30-летний период ее измерений из космоса". По мнению Абдусаматова, повышение уровня парниковых газов является не причиной глобального потепления, а естественным следствием изменения солнечной светимости. Поэтому грядущее понижение глобальной температуры произойдет даже в случае, если антропогенный выброс углекислого газа в атмосферу достигнет рекордного уровня. Землянам стоит ждать не таяния льдов, а, напротив, постепенного нарастания "ледовой шапки" на планете. Человечеству предстоит пережить серьезные экономические, социальные, демографические последствия глобального похолодания, поскольку оно непосредственно затронет интересы более 80% населения Земли, считает ученый.

Решение

Поскольку единого мнения о том, что все-таки происходит с климатом Земли, пока нет, все большее число ученых склоняется к мысли, что лучше вообще ничего не предпринимать, так как попытки остановить климатические изменения могут принести гораздо больше вреда, чем пользы. По мнению французского климатолога Эдуара Бара, "при применении геоинженерных инструментов в планетарном масштабе будет затронута не только атмосфера, но и вся климатическая система, возникнет гигантский и сложнейший эффект домино. Чтобы предсказать и оценить его побочные последствия, необходим огромный труд с участием климатологов, океанографов, геологов, астрономов, биологов, агрономов".