[读懂科学]“地球工程”真能成为拯救地球的“魔法”吗？

by Kim Jonghwa

Published 01 Sep.2025 07:00(KST)

Updated 01 Sep.2025 07:13(KST)

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气候危机最后王牌？用错将引发新危机
“科学审查、国际治理与伦理讨论必须同步推进”

曾经只存在于电影和纪录片想象中的“地球工程（Geoengineering）”，如今已经在现实中作为科学与政策议题被讨论。

地球工程是为应对气候变化而对大气、海洋、冰川等地球系统进行人为干预，以调节气候的大规模技术尝试。典型方式包括在太空中反射太阳光，或从大气中去除二氧化碳。由于人类将整个地球视为可管理的系统并试图直接介入，它也被视为一种新的技术哲学产物。

讲述地球工程的电影。

“失控的技术” vs. “行星设计技术”

这一概念一开始并非直接源自科学技术的延伸，而是源于电影和小说中反复出现的“设计行星”的想象力。导演 Bong Joonho 的电影《雪国列车》（2013）讲述在人类向平流层喷洒冷却剂后，地球陷入冰河期，人类面临灭绝危机的故事。Dean Devlin 执导的《Geostorm》（2017）则描绘了通过人造卫星网络调控地球气候的尝试，因系统故障和政治滥用而引发大灾难。像这样，地球工程在大众文化中常被描绘成“失控的技术”。

不过，也有作品具备更扎实的科学基础。国家地理频道的纪录片《Mars》（2016）以真实科学家的研究为基础，展现了改造火星的过程。电影《The Martian》（2015）亦是如此。改变火星大气，利用细菌和植物构建生态系统的构想，并非荒诞幻想，而是与科学界数十年来认真讨论的“行星改造（Terraforming）”设想相衔接。

用平流层核爆来改变地球气候？

20世纪70年代，美国国家航空航天局（NASA）曾研究在火星极地安装巨型反射板，或喷洒特定微生物以改变大气的计划。一些科学家甚至提出，在平流层引爆核武器以改变地球气候等激进构想。

冷战时期，美国和苏联曾实际进行天气操控试验。越战期间，美军在“Popeye 行动”中试图通过人工降雨切断敌方补给线，这类尝试最终促成了1977年《禁止将环境变化用于军事目的公约》（ENMOD）的签署。

20世纪80年代，学界出现了“核冬天（Nuclear Winter）情景”。计算结果显示，大规模核战争后产生的尘埃和烟雾会遮挡阳光，使地球气温急剧下降。即使以当时的科学水平，也已表明对地球环境进行人为改变在现实中具有可行性。这是一个展示人类在气候系统的人为操控面前多么敏感和脆弱的案例。

走出理论，开始直接试验的政府与企业

尽管许多构想尚未付诸实施，但将地球视为一个可被设计的系统的思维方式，早在半个世纪前就已潜伏在科学界之中。地球工程正是在这种历史脉络上，于面临气候危机的21世纪重新迅速崛起。

如今，地球工程已不再只是理论。实地试验正在地球上展开。英国政府旗下研究机构先进研究与发明局（ARIA）自2025年起正在推进“气候冷却实验（Exploring Climate Cooling）”。这一实验包括向平流层注入气溶胶、在海洋上空喷洒盐粒以增强云层反照率、在北极海冰上撒布高反射率颗粒以减缓冰川融化速度等技术，总预算投入达5680万英镑（约1000亿韩元）。因此有人评价称，这是在“实际触碰地球系统”。

不过，ARIA 的实验规模较小，期限有限，并在可恢复原状的前提下受到严格管理，目的是获取仅靠模型或室内实验无法得到的真实数据。可以认为，这是在充分认知地球工程风险的前提下，与其全面应用技术，不如聚焦于消除科学不确定性的初期研究阶段。

每年去除数十亿吨碳排放……靠碳排放权交易赚钱？

民营企业也在纷纷加入。美国初创公司 Equatic 和加拿大的 Planetary Technologies 正在进行所谓海洋碱度增强（OAE）试验，即向海水中投放碱性物质，以缓解海洋酸化，同时吸收大气中的二氧化碳。

美国企业 Vesta 则通过“Project Vesta”项目，将矿物橄榄石粉碎后撒在海滩上，让其与海浪反应，将二氧化碳吸收到海水中。企业甚至提出，通过碳排放权交易来获取收益的计划。他们声称，每年有能力以数十亿吨计的规模去除碳排放。

被视为代表性地球工程技术之一的平流层气溶胶注入（SAI），是向平流层喷洒二氧化硫等粒子以反射部分阳光的方式。这一构想源自1991年菲律宾皮纳图博火山喷发时，全球气温曾短暂下降的案例。

在太阳与地球之间布置反射板，成本与生态破坏令人担忧

在“太阳辐射管理（SRM）”这一大类之下，出现了多种技术构想，其中包括在太空轨道安装巨型反射板的设想。美国天文学家 Roger Angel 在2006年提出，在太阳与地球之间的拉格朗日点布置数十万亿块薄反射板的构想。此后，在沙漠或海洋上空设置巨大镜面以反射阳光的点子也被不断提出。然而，由于成本高达数千万亿韩元且存在生态系统破坏风险，距离实施仍遥不可及。

直接去除碳的技术也在被积极讨论。其中包括从大气中直接吸收二氧化碳的直接空气捕集（DAC），以及向海洋投放铁元素以促使浮游植物大量繁殖的海洋施肥（Ocean Fertilization）。实际上，2012年在加拿大不列颠哥伦比亚近海曾进行过向海域投放100吨硫酸铁的民间实验。虽然浮游植物数量爆发式增长，但有舆论担忧，这一过程可能导致氧气耗尽，形成海洋“死亡区”，并扰乱食物链，也被批评违反了国际公约。该案例一方面验证了技术可行性，另一方面也暴露出同样巨大的风险。

地球工程的用途并不局限于应对气候危机。减少二氧化硫和氮氧化物、调控海洋环流、净化大气等构想也在持续被提出。

可能引发国际争端，道德风险凸显

地球工程技术的效果与风险并存。政府间气候变化专门委员会（IPCC）指出，地球工程在短期内有助于降低气温，但可能不均衡地改变降水格局，诱发干旱和洪水。如果由某一国家单方面实施技术，其他国家可能因此受害，从而引发国际争端的可能性。技术越有效，各国放缓温室气体减排努力的“道德风险”就越大。此外，一旦启动便难以中止的“技术锁定（lock-in）”问题也备受担忧。如果因资金不足或政治原因被迫停止相关技术，地球气温可能急剧上升，造成无法挽回的损害。

KAIST 建筑与环境工程学系教授 Kim Jinsu 表示：“地区间不平衡几乎是必然的，而气候模型本身就存在不确定性，因此在政策上必须格外谨慎”，“在关注科学可行性的同时，必须同步推进国际治理与伦理讨论”。