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面對日益嚴峻的氣候變遷，科學家們不斷探索各種方法來為地球降溫，其中「地球工程」的概念近年來備受關注。地球工程指的是透過大規模人為干預來改變地球環境，例如向海洋傾倒鐵質、發射太空鏡等，這些方案往往充滿爭議，甚至被認為是異想天開。
最近，一項發表於《地球物理研究通訊》期刊的研究提出了一個新的地球工程方案：向平流層注入鑽石粉塵。這個想法雖然聽起來有些不切實際，但它或許能夠避免其他地球工程方案的一些常見弊端。
鑽石粉塵如何為地球降溫？
這項研究的重點是「平流層氣溶膠注入」，其靈感來自於火山爆發。火山爆發會將大量的二氧化硫噴射到平流層，二氧化硫與水蒸氣和其他氣體反應形成硫酸鹽氣溶膠，這些懸浮微粒能將陽光反射回太空，達到降溫效果。例如，1991年皮納圖博火山爆發就使地球溫度降低了0.5°C，持續數年之久。
然而，人為注入硫酸鹽也存在許多風險。硫酸鹽氣溶膠含有微小的硫酸液滴，這是酸雨的主要成分之一。此外，硫酸鹽氣溶膠還會消耗臭氧層，並加劇平流層暖化，進而擾亂低層大氣的天氣和氣候模式。
為了尋找更安全的替代方案，蘇黎世聯邦理工學院的氣候科學家桑德羅·瓦蒂奧尼（Sandro Vattioni）及其團隊，建立了一個3D氣候模型，該模型包含了氣溶膠的化學性質、在大氣中的傳輸方式以及吸收或反射熱能的方式。此外，模型還考慮了氣溶膠的兩個較少被研究的微物理特性：沉降（氣溶膠如何隨時間從大氣中沉降）和凝結（氣溶膠如何聚集在一起）。
理想的地球工程微粒應該能在大氣中停留較長時間，提供更持久的冷卻效果，同時避免聚集，因為聚集的顆粒會吸收熱量，而單個球形顆粒則會將熱量反射回太空。
研究人員模擬了七種化合物的影響，包括二氧化硫、鑽石、鋁和方解石（石灰石的主要成分）顆粒。他們在模型中評估了每種顆粒在45年內的影響，每次試驗在超級電腦上都需要一個多星期的時間。結果顯示，鑽石顆粒在反射輻射、保持懸浮和避免聚集方面表現最佳。此外，鑽石被認為是化學惰性的，這意味著它不會像硫一樣發生反應形成酸雨。
瓦蒂奧尼表示，為了達到1.6°C的降溫效果，每年需要向平流層注入500萬噸鑽石顆粒。如此龐大的數量需要大幅提高人造鑽石的產量，才能透過高空飛機將這些鑽石粉塵散佈到平流層。
鑽石粉塵降溫方案的可行性？
儘管鑽石粉塵在模型中表現出色，但康乃爾大學研究氣候科學的工程師道格拉斯·麥克馬丁（Douglas MacMartin）指出，這個方案的成本非常高昂。人造鑽石粉塵的價格約為每噸50萬美元，比硫磺貴2400倍。根據估計，如果從2035年到2100年持續使用鑽石粉塵，成本將高達175兆美元。
相較之下，硫磺的價格低廉且容易取得，麥克馬丁，硫磺的材料成本「基本上是免費的」。由於硫磺是氣體，二氧化硫可以大量注入，並透過幾架飛機快速分散到平流層，而鑽石等固體顆粒則需要多次飛行才能逐漸輸送，以防止顆粒聚集。此外，麥克馬丁還表示，由於火山爆發為我們提供了天然的實驗場景，硫酸鹽是目前唯一可以在大型戶外環境中進行研究的氣溶膠，而不會引起太多反對。
「我認為探索這些其他材料很有趣，」麥克馬丁說，「但如果你今天問我什麼會被部署，那一定是硫酸鹽。」
一些科學家仍然反對進行任何地球工程研究，因為他們擔心大規模實施會帶來不可預見的後果，並且認為地球工程研究會分散研究人員和資金，影響減少碳排放和應對氣候變遷的努力。普渡大學的大氣科學家丹尼爾·齊佐（Daniel Cziczo）反對地球工程研究，他表示，有人「可能會認為他們在這裡推薦一種顆粒而不是其他顆粒」，但由於存在許多不確定性，他認為這個結論「非常具有誤導性」。
然而，瓦蒂奧尼認為，不做任何太陽能地球工程研究是「忽略了我們正在處理的問題的範圍」。
致力於讓氣候脆弱國家和人民參與地球工程研究和治理討論的舒奇·塔拉蒂（Shuchi Talati）認為，研究是必要的步驟。她表示，太陽能地球工程「不會因為我們不談論它就消失」，「參與其中是一個塑造它的機會」。
總結
鑽石粉塵作為地球工程方案，具有降溫效果持久、不會形成酸雨等優點，但也存在成本高昂、技術難度大等缺點。目前，科學界對地球工程方案仍存在爭議，需要更多研究和討論來評估其可行性和潛在風險。
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