Jak uniknąć końca świata?

Ostatnie dziesięciolecia dobitnie pokazały, jak szybko i drastycznie zmienia się ziemski klimat. Łatwo przewidzieć dalszy kierunek zmian. Gigantyczna i stale rosnąca emisja dwutlenku węgla do atmosfery sprawia, że średnia temperatura powietrza rośnie. Jednocześnie powiększa się dziura ozonowa. Ludzkość czuje potrzebę przeciwdziałania tym zjawiskom. Walkę należy jednak podjąć teraz, aby nie obudzić się w momencie, kiedy sytuacja będzie katastrofalna. Okazuje się, że pomysłów na unormowanie klimatu jest wiele. Niestety, wiążą się one z poważnym ryzykiem i niewyobrażalnymi nakładami finansowymi.

Od podstawówki wpajany jest nam do głowy prosty schemat: oddychamy tlenem, wydalając dwutlenek węgla. Rośliny robią na odwrót, ale tylko w ciągu dnia, bo w nocy, tak jak my, korzystają z tlenu.

Organizmy żywe nie są niestety jedynym źródłem dwutlenku węgla, jaki wędruje do atmosfery. Prawdziwie astronomiczne ilości tego gazu - rzędu kilkunastu miliardów ton rocznie - są uwalniane przez przemysł i transport. Z analizy wspomnianego cyklu wynika, że jedynym sposobem na pozbycie się CO₂ jest zatrudnienie do tego zadania roślin. Ale jak tego dokonać, skoro ludzkość w zastraszającym tempie karczuje połacie puszczy tropikalnych?

Już w 1976 roku fizyk Freeman Dyson zaproponował zasadzenie lasów o powierzchni Australii. Kilkadziesiąt lat później klimatolodzy NASA wspólnie z biologiem Leonardem Ornsteinem opracowali szczegółowy plan zalesienia australijskiego buszu i największej afrykańskiej pustyni eukaliptusem. W tym celu należałoby nawadniać te rejony odsoloną wodą morską. Gra jest warta świeczki, ponieważ utworzony w ten sposób las mógłby pochłaniać 12 mld ton CO₂ rocznie, co i tak stanowi 1/3 emisji z 2010 roku.

Ten ekstremalny plan ma jednak kilka słabych punktów. Szacuje się, że zalesienie obu obszarów pochłaniałoby ponad mld dolarów rocznie. Operacja nie pozostałaby obojętna również dla klimatu i równowagi biologicznej. Naukowcy podejrzewają, że zalesiona Sahara stałaby się pożywką dla rojów szarańczy i schronieniem dla roznoszących choroby stad ptaków. Zwiększyłoby się również ryzyko występowania cyklonów i huraganów.

Użyźnić oceany

Tańszą i na pewno prostszą metodą byłoby wprowadzenie pyłu żelazowego do największych zbiorników wodnych świata. W ten sposób można doprowadzić do gigantycznego rozrostu fitoplanktonu, który oddychając, pochłaniałby CO₂ z atmosfery. W tym celu przeprowadzono wiele testów - oczywiście na niewielką skalę. Niezależnie od ich wyniku pozostaje jeden niezwykle ważny problem. Otóż taka strategia skończyłaby się tragicznie dla pozostałych mieszkańców mórz. Nie dość, że w prosty sposób pozbylibyśmy się ważnego elementu diety - ryb, to stężenie gazu cieplarnianego obniżyłoby się nieznacznie.

Rozdzielić Morze Beringa i ograniczyć dostęp promieni słonecznych

Innym problemem, ściśle związanym ze stale rosnącym stężeniem CO₂ w atmosferze, jest rosnąca temperatura wód i powietrza. W kontekście tego zagrożenia kusząca wydaje się próba odbicia promieni słonecznych docierających w niektóre miejsca naszego globu.

W 1989 roku James Early - naukowiec z Lawrence Livermore National Laboratory - zaproponował umieszczenie w punkcie liberacyjnym L1 (w układzie Ziemia-Słońce jest to punkt znajdujący się blisko naszego globu, stale oświetlany) czegoś, co ograniczyłoby słoneczne promieniowanie. Od tamtego czasu naukowcy głowili się nad koncepcją Early'a, stale ją udoskonalając. Ostatecznie w 2006 roku badacze z Uniwersytetu Arizona zaproponowali wysłanie w przestrzeń, właśnie do punku L1, 16 miliardów luster o szerokości 0,6 m. Operacja mogłaby ograniczyć ilość docierającej do Ziemi energii słonecznej o 2 proc., ale wiązałaby się z niewyobrażalnymi kosztami.

Aby zapobiec stale rosnącej temperaturze wody w rejonie bieguna północnego, można wykorzystać koncepcję zaproponowaną przez holenderskiego pisarza Rolfa Schuttenhelma. Zakłada ona wybudowanie trzystukilometrowej tamy w poprzek Morza Beringa. W ten sposób udałoby się zapobiec napływowi cieplejszych wód Pacyfiku do rejonów polarnych. Doprowadziłoby to do odtworzenia pokrywy lodowej, która odbijałaby promienie słoneczne docierające do naszej planety, a w konsekwencji delikatnego ochłodzenia klimatu.

Wybuchy wulkanów i salwy z okrętów marynarki wojennej

Skutkiem wybuchu wulkanu Pinatubo na Filipinach w 1991 było wyrzucenie do atmosfery 20 mln ton dwutlenku siarki. Zauważono, że w następstwie tego zdarzenia średnia temperatura dla całego świata obniżyła się o 0,5 stopnia Celsjusza. Od tamtej pory mianem "opcji Pinatubo" określa się wszystkie działania mające na celu wysłanie do atmosfery cząstek, które odbijają światło słoneczne, a w konsekwencji obniżają temperaturę panującą na Ziemi. Nietrudno się domyślić, że w głowach naukowców natychmiast zaroiło się od pomysłów - mniej lub bardziej szalonych.

W sferze marzeń pozostaje aktywowanie wulkanów, aby z każdym wybuchem nieco obniżały średnią temperaturę. Brytyjscy naukowcy zaproponowali za to projekt o nazwie Spice (Stratospheric Particle Injection for Climate Engineering), który zakłada wysłanie do stratosfery balonów wielkości stadionu, z podczepionymi wężami, przez które uwalniane byłyby cząsteczki siarki. Zdecydowanie bardziej widowiskowe i bezkompromisowe wydaje się rozwiązanie Amerykanów. Zakłada ono wysłanie flotylli okrętów wojennych, które wystrzeliwałyby w niebo pociski wypełnione odpowiednią substancją. Komisja powołana i finansowana przez rząd szybko obliczyła, że takie przedsięwzięcie wymagałoby nieprawdopodobnej liczby dział strzelających 250 dni w roku. Koszt takiej operacji wyniósłby 100 mld dol. Mało tego, w realizacji musiałyby wziąć udział także Chiny i Unia Europejska.

Obniżenie średniej temperatury mogłoby jednak doprowadzić do zmniejszenia ilości parującej wody, która bierze udział w cyklu hydrologicznym. To z kolei zakłóciłoby sezon monsunowy w Indiach, Chinach i Afryce, wywołując susze. Na jakieś rozwiązanie musimy się jednak zdecydować. Temperatura rośnie, a wraz z nią topi się wieczna zmarzlina. W ten sposób do atmosfery uwalniane są tony metanu - gazu cieplarnianego trzydziestokrotnie silniejszego od dwutlenku węgla.

Wyobraźcie sobie, że cała woda z naszej planety - uwzględniając jeziora, rzeki, lodowce, oceny, morza i wody gruntowe - utworzyłaby kulę o średnicy około 1400 km. Mowa o milionach bilionów litrów, które pozostaną na powierzchni globu przez setki, a nawet tysiące lat. Brak wody w skali globalnej nie jest naszym problemem - zarówno teraz, jak i w najbliższej przyszłości. Chodzi raczej o to, że rejony suche stają się coraz bardziej suche, a mokre coraz bardziej mokre. Wynika to z wielu czynników, ale najważniejszy został scharakteryzowany w powyższej części artykułu. W wyniku topnienia lodu zgromadzonego na biegunie północnym, poziom wód drastycznie rośnie. W obliczu zagrożenia staje coraz więcej nadmorskich miast.

Wracając do zagadnienia związanego ze średnią temperaturą, warto pochylić się nad zjawiskami jakie dotknęły jeziora Ameryki Północnej - Erie i Mead. W związku z wcześnie rozpoczynającym się latem i krótką zimą, woda zgromadzona w pierwszym ze wspomnianych zbiorników szybko paruje. Jeżeli sytuacja nie zmieni się, a niewiele na to wskazuje, za kilkadziesiąt lat tamtejsza żegluga będzie poważnie utrudniona. Z podobnym problemem boryka się jezioro Mead. Tutaj konsekwencje są znacznie poważniejsze, gdyż do 2024 roku wody będzie w nim tak mało, że zapora Hoovera przestanie produkować energię elektryczną, co będzie katastrofalne w skutkach dla 1,3 mln ludzi.

Zawracanie rzek i holowanie gór lodowych

Z jednej strony mamy do czynienia z suszą, a z drugiej z niszczycielskimi powodziami, które tylko w Stanach przynoszą straty rzędu 60 mld dol. rocznie. Ludzkość od lat stara się przeciwdziałać obu tym zjawiskom. Budujemy tamy, zapory, sztuczne zbiorniki, jeziora, zmieniamy biegi rzek i nawadniamy suche rejony. Coraz częściej zaczynamy także osiedlać się w miejscach niezagrożonych powodziami - z dala od rzek i linii brzegowych. Są to jednak działania czysto prewencyjne, które nie pomogą w rozwoju rejonów pozbawionych słodkiej wody. W tym celu w Chinach realizowany jest gigantyczny projekt (warty 62 mld dol.) mający na celu transportowanie życiodajnego płynu z "mokrego" południa na "suchą" północ. W innych rejonach świata pojawiają się pomysły, aby holować góry lodowe z Arktyki do cieplejszych rejonów.

Najodważniejszy pomysł narodził się w 1950 roku. Grupa inżynierów zaproponowała wtedy, aby odwrócić kierunek rzek Alaski i pokierować je przez Kanadę do 48 stanów USA.W kolejnych latach pomysł pojawiał się i znikał - również jako jeden z elementów gry politycznej. Ostatecznie nigdy nie podjęto się realizacji.

Ziemię zamieszkuje obecnie nieco ponad 7 mld ludzi. Szacuje się, że do 2060 roku przybędzie nas jeszcze 2 mld. Jakby tego było mało, w związku ze zmianami klimatycznymi i degradacją środowiska, miliony ruszą w kierunku największych miast. Już teraz pracuje się nad rozwiązaniami, które w przyszłości pomogą w opanowaniu chaosu komunikacyjnego, zagwarantowaniu populacji żywności i schronienia. Dotyczą one wielu płaszczyzn, które przenikają się wzajemnie, tworząc skomplikowaną sieć zależności. W tym przypadku niemożliwe będzie skupienie się nad jednym elementem, np. żywnością, zaniedbując sprawną komunikację i jej koszty.

Technologiczne miasto widmo

Już teraz w Nowym Meksyku powstaje supernowoczesne miasto widmo. Będzie to swego rodzaju poligon doświadczalny do testowania nowych typów sieci bezprzewodowych, transportu, inteligentnych rozwiązań telekomunikacyjnych i instalacji sanitarnych. Znajdą się w nim autostrady, ulice oraz stare i nowe zabudowania - zarówno mieszkalne, jak i biurowce. Jedynymi mieszkańcami tej niezwykłej metropolii przyszłości będą naukowcy. Chcą w ten sposób zapewnić sobie komfortowe warunki pracy - niemożliwe do osiągnięcia w zaludnionych miastach. Budowa pochłonie przeszło miliard dolarów.

Transport

To zagadnienie cieszy się szczególnym zainteresowaniem. Wszystko dlatego, że rozwiązania, które okażą się skuteczne w przyszłości, można z powodzeniem stosować obecnie. Mam na myśli szeroko pojęty napęd elektryczny, który nie zanieczyszcza środowiska i pozwala ograniczyć koszty eksploatacji. Spotkamy się również z daleko posuniętą miniaturyzacją środków transportu. Już teraz podziwiamy koncepcyjne pojazdami z własnym napędem elektrycznym, o możliwie najmniejszych gabarytach. Są to nie tylko samochody, ale również jednoślady - skutery i rowery. Wszystkie te maszyny będą potrzebować źródła zasilania. Grupa japońskich naukowców pracuje już nad bezprzewodowym przesyłem energii elektrycznej. Umożliwiłby on zasilanie maszyn w trakcie poruszania po ulicach miast. Byłoby to możliwe dzięki umieszczeniu, bezpośrednio pod nawierzchnią, sieci elektrycznej, z której silniki czerpałyby moc.

Coraz częściej słyszymy także o miniaturowych obiektach latających, albo wręcz o samochodach, które mogą wzbić się w powietrze. Niektóre projekty wkrótce doczekają się realizacji. Kto wie czy za kilkadziesiąt lat nasze metropolie nie będą przypominały tych z "Łowcy Androidów" czy "Piątego Elementu".

Niewielkie elektrownie atomowe

Przesyłanie energii wiąże się z poważnymi stratami - nawet do 425 kW na kilometr sieci. Rozsądne wydaje się zatem wybudowanie kilku placówek zaopatrujących miasto w elektryczność. Z naturalnych przyczyn musiałaby pochodzić z paliwa jądrowego lub źródeł odnawialnych. Idealnym rozwiązaniem jest zatem mini reaktor - coś na wzór PRISM GE Hitachi. Taka jednostka jest w stanie wyprodukować 300 MW energii, co zaspokoi potrzeby 240 tys. gospodarstw domowych.

Prężnie rozwijają się metody pozyskiwania tzw. zielonej energii. Na celowniku inżynierów znalazły się panele słoneczne. Dąży się do wyprodukowania przezroczystych ogniw, które będzie można zamknąć np. w szybach. W ten sposób o energię zatroszczą się okna. Idąc dalej tym tropem można sobie wyobrazić drapacze chmur pokryte gigantycznymi panelami słonecznymi.

Zielone wieżowce

Transportowanie żywności do centrum ogromnej aglomeracji jest nie tylko kosztowne, ale i czasochłonne. Właśnie z tego powodu należy opracować skuteczne metody uprawy roślin w centrach miast. Pomysł wydaje się odrealniony, ale w Szwecji już powstaje specjalnie przystosowany do tego budynek. Mowa o szklanym wieżowcu-szklarni, w ktorym znajdzie się w pełni zautomatyzowana uprawa roślin. Wystarczy zapewnić im dostęp do słońca i wodę. Niemalże dowolne warzywa i owoce będą hodowane na specjalnych platformach, poruszających się tak, aby zapewnić odpowiednią ekspozycję na promienie słoneczne. Obsługa, czyli nawożenie, podlewanie i usuwanie szczątek, będzie zautomatyzowana.

Druga Ziemia?

Ludzkość bada przestrzeń kosmiczną także pod kątem planet nadających się do zamieszkania. W stosunkowo niedalekiej przyszłości na Księżycu i Marsie powstaną bazy. Będą to jednak placówki badawcze, a nie opcja dla przeludnionej Ziemi. Ratunku należy szukać poza granicami Układu Słonecznego, ale ta droga wciąż pozostaje dla nas zamknięta. Obecnie nie dysponujemy technologią, która pozwoliłaby na komfortową podróż na Czerwoną Planetę, nie mówiąc już o wyprawie poza granice naszego układu. Mamy jednak wiele czasu na opracowanie wystarczająco potężnego napędu i skolonizowanie nadającego się do zamieszkania globu. Z analiz naukowców wynika, że nasz stanie się całkowicie niesprzyjający życiu w 2300 roku.

Przeciwdziałanie zmianom zachodzącym w naszym świecie przestało być opcją. Nie możemy określać go mianem planu na przyszłość. Wszyscy naukowcy są zgodni, że zmieniający się klimat jest skutkiem nadmiernej emisji gazów cieplarnianych. Jedno jest pewne - jeżeli nie podejmiemy odpowiednich działań teraz, to w przyszłości będziemy zmuszeni uciekać się do rozwiązań ekstremalnych.