Trái đất nguội dần sau khi núi lửa Pinatubo phun trào. Hiện nay, một số nhà nghiên cứu nghĩ rằng chúng ta nên mô phỏng những hiệu ứng đó để giảm bớt hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Bắt đầu từ một vụ phun trào núi lửa
Vào tháng 6 năm 1991, một điều đáng ngạc nhiên đã xảy ra với trái đất. Núi Pinatubo ở Philippines phun trào. Trên thực tế, áp lực tích tụ qua nhiều thế kỷ bên dưới ngọn núi lửa không hoạt động này đã gây ra vụ phun trào lớn thứ hai trong thế kỷ 20, phun ra một lượng lớn tro trắng và sunfat cao như tầng bình lưu – 10km trên bề mặt trái đất. Khoảng 15-17 triệu tấn vật liệu núi lửa này lan rộng thành một đám mây lơ lửng bao phủ phần lớn trái đất.
Trong 15 tháng sau đó, các nhà khoa học phát hiện ra một điều ngạc nhiên thứ hai: đám mây hạt này hình thành một lá chắn mặt trời bảo vệ, phản chiếu một tỷ lệ đáng kể các tia mặt trời quay trở lại không gian. Kết quả là nhiệt độ trung bình toàn cầu năm đó giảm 0,6oC. Và đối với một số nhà nghiên cứu, điều đó đã đưa ra một khả năng thú vị.
- Xem thêm: Trái đất sẽ ra sao vào năm 2120?
Chúng ta có thể bắt chước để tạo ra các đám mây nhân tạo giúp giảm hiện tượng ấm lên toàn cầu? Trên thực tế, chúng ta đã biết cách hành động cần thiết để giảm thiểu biến đổi khí hậu: giảm nhanh khí thải nhà kính, thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng tái tạo.
Theo báo cáo của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) gần đây, thế giới chỉ cần 12 năm để cắt giảm một nửa lượng khí thải và 32 năm (vào năm 2050) để giảm phát thải xuống mức… zero. Tuy nhiên, các số liệu mới nhất vẫn cho thấy lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu thực sự tăng lên. Do đó, một số người nghĩ rằng các đám mây phản chiếu được thiết kế nhân tạo có thể là một giải pháp đầy hứa hẹn. Hiện nay, khoảng 30% các tia mặt trời đến trái đất được phản xạ trở lại không gian bởi các bề mặt trắng, phần lớn là băng cực của chúng ta.
Băng phản chiếu ánh sáng mặt trời tốt hơn bất kỳ bề mặt tự nhiên nào đã biết, dội lại khoảng 90%; trong khi ở đầu kia của quy mô, đại dương phản chiếu chỉ 6% ánh sáng mặt trời và hấp thụ đến 94%. Với hiện tượng lớp băng Bắc cực đang suy giảm nhanh chóng, người ta cực kỳ lo ngại hiện tượng ấm lên toàn cầu tăng tốc.
Trừ khi, chúng ta tìm thấy một bề mặt trắng khác có thể thực hiện công việc. Kể từ sau vụ phun trào Pinatubo, đã có nhiều gợi ý cho các bề mặt phản chiếu nhân tạo – như phóng những tấm gương khổng lồ vào không gian trên quỹ đạo quanh trái đất; xây dựng các cỗ máy làm băng đá vận hành bằng sức gió ở Bắc cực, hoặc phân tán các tia mặt trời bằng hàng nghìn tỷ hạt silica.
Thậm chí Peru thực hiện kế hoạch sơn phần đỉnh những ngọn núi với… màu trắng để thay thế các dòng sông băng đang dần tan chảy! Các đám mây tầng tích (hay phân tầng – stratocumulus) đặc biệt quan trọng. Mây tầng tích có màu xám, thường dạng vảy, phiến lớn và thường là những đám mây không mưa lan rộng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, bao phủ gần 20% các đại dương tại bất kỳ thời điểm nào trong khi phản xạ 30% tổng lượng bức xạ mặt trời. Các đám mây này cũng làm mát bề mặt đại dương ngay bên dưới. Nếu chúng ta mất đi các đám mây phân tầng trên toàn thế giới, toàn bộ hành tinh sẽ ấm lên 8oC, nhiệt độ ở các khu vực cận nhiệt đới sẽ tăng trung bình 10oC.
Các đề xuất để làm cho những đám mây này trở nên trắng hơn – hay trở thành “đám mây biển sáng chói hơn” – là một trong những dự án nghiêm trọng hơn hiện đang được các cơ quan khác nhau xem xét, bao gồm một ủy ban nghiên cứu về “công nghệ địa kỹ thuật năng lượng mặt trời” (Solar geo-engineering) mới thành lập của Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y tế Quốc gia Mỹ (NASEM). Công nghệ “solar geo-engineering” được cho là phương pháp tiềm năng nhất để có thể làm mát trái đất, với mục tiêu của phương pháp này là giảm 3oC nếu được đưa triển khai trên toàn cầu.
Theo đó, các nhà khoa học sẽ tạo ra những vụ phun trào núi lửa nhân tạo để sulfur (lưu huỳnh) có trong thành phần của tro bụi núi lửa, sẽ bắn vào bầu khí quyển. Từ đó, các phân tử phản xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời quay trở lại bầu không khí giống như một bóng mây lớn để làm dịu mát trái đất.
Stephen Salter, giáo sư danh dự Đại học Edinburgh (Scotland), là một trong những tiếng nói hàng đầu của phong trào này. Vào thập niên 1970, khi Salter đang nghiên cứu về sóng và sức mạnh thủy triều, ông tình cờ biết đến những nghiên cứu kiểm tra những vệt ô nhiễm do tàu bè di chuyển để lại trên mặt biển.
Giống như những vệt máy bay mà chúng ta nhìn thấy hằn trên bầu trời, hình ảnh vệ tinh tiết lộ tàu bè di chuyển trên mặt biển để lại những dấu vết tương tự như trong không khí trên đại dương – và nghiên cứu cho thấy những con đường vệt này cũng làm sáng những đám mây.
Thiết kế mới nhất của Sptephen Salter đã sẵn sàng để chế tạo: một con tàu thủy không người lái, điều khiển bằng máy tính và chạy bằng sức gió, bơm một lớp sương muối cực mịn vào lớp mây. Stephen Salter tuyên bố: “Việc phun sương như thế khoảng 10m3 mỗi giây có thể hoàn tác tất cả các thiệt hại do sự nóng lên toàn cầu mà con người đã gây ra cho thế giới cho đến tận bây giờ”.
Và, theo Salter, chi phí hàng năm sẽ thấp hơn chi phí để tổ chức Hội nghị về Biến đổi Khí hậu hàng năm của Liên Hiệp Quốc (LHQ) – trong khoảng từ 100 đến 200 triệu USD/năm. Salter tính toán rằng một đội tàu gồm 300 tàu tự hành của ông có thể giảm nhiệt độ toàn cầu xuống 1,5oC. Salter cũng tin rằng các đội tàu nhỏ hơn có thể được triển khai để chống lại các sự kiện thời tiết khắc nghiệt trong khu vực. Những mùa bão và hiện tượng El Nino – bị làm trầm trọng hơn bởi nhiệt độ nước biển cao – có thể được chế ngự bằng cách làm sáng đám mây trên biển.
Cảnh báo nguy hiểm
Tuy nhiên, hiện nay người ta vẫn chưa hiểu rõ các tác dụng phụ tiềm ẩn của công nghệ “địa nhiệt năng lượng mặt trời” ở quy mô cần thiết để làm chậm cơn bão hoặc giảm nhiệt độ toàn cầu. Theo các lý thuyết khác nhau, công nghệ có thể thúc đẩy hạn hán, lũ lụt và mất mùa thảm khốc. Một mối quan tâm lớn khác là công nghệ có thể được sử dụng như một cái cớ để làm chậm quá trình giảm phát khí thải, có nghĩa là mức CO2 tiếp tục tăng và đại dương tiếp tục acid hóa – điều này, tất nhiên, dẫn đến những vấn đề nghiêm trọng của riêng nó! Một nhóm chuyên gia khác của Mỹ – gọi là “Dự án MCB” – là đối thủ cạnh tranh kém phần hấp dẫn hơn của Stephen Salter.
Kelly Wanser là nữ giám đốc Dự án MCB – đặt trụ sở tại Thung lũng Silicon và ra mắt vào năm 2010 với sự tài trợ từ Quỹ Gates (Gates Foundation). Thiết kế của Dự án MCB tương tự như máy tạo tuyết nhân tạo thương mại phục vụ cho các khu trượt tuyết, nhưng có khả năng phun các hạt nhỏ hơn gấp 10.000 lần (so với tuyết)… ở mức ba nghìn tỉ hạt mỗi giây.
Dự án MCB hy vọng sẽ được thử nghiệm trong năm 2019 gần Vịnh Monterey (California), nơi các tầng mây tầng tích lan trên đất liền. Dự án sẽ bắt đầu với một đám mây duy nhất để theo dõi tác động của nó. Kelly Wanser nói: “Một trong những thế mạnh của việc làm sáng đám mây trên biển là không làm những việc có ảnh hưởng đến khí hậu hay thời tiết.
Một nỗ lực nghiên cứu từng bước như vậy, sẽ mất ít nhất một thập niên”. Tuy nhiên, Dự án MCB còn đang tranh cãi và thậm chí chỉ mới bắt đầu. Hiện tại, không một đám mây nào được các học giả làm sáng lên một cách có chủ đích – mặc dù việc vận chuyển hàng hóa trên biển vẫn vô tình làm điều này (với các hạt bẩn) mỗi ngày.
Trong khi đó, điều nguy hiểm là “công nghệ địa kỹ thuật năng lượng mặt trời” chỉ là giải pháp cơ hội cuối cùng, mà vẫn chưa có nghiên cứu ban đầu để hiểu tác dụng phụ. Kelly Wanser nhận định: “Những rủi ro có xu hướng làm tăng thêm sức nóng mà các chuyên gia đang cố gắng xử lý. Càng nhiều hạt, càng có nhiều khả năng tác dụng phụ càng mạnh và rủi ro càng lớn hơn. Nghiên cứu này cần nhiều thời gian và tại thời điểm này còn chưa thể nói được rằng chúng ta có thể chế tạo một máy phun các hạt lên các đám mây”.
Có một cách tiếp cận khác để quản lý bức xạ mặt trời. Đó là phân tán aerosol vào tầng bình lưu (SAS) tương tự như núi Pinatubo: thay vì phun aerosol vào bầu khí quyển thấp hơn, chúng ta có thể phân tán chúng trên những đám mây cao 10km. Tấm màn che lơ lửng, gần như tĩnh này của các hạt – quá mỏng để có thể nhìn thấy từ mặt đất – sẽ phản chiếu một tỷ lệ ánh sáng mặt trời quay trở lại không gian.
Mô hình máy tính của Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia Mỹ (NCAR) năm 2017 cho thấy rằng với mỗi teragram hạt (một nghìn tỷ gram) được bơm vào khí quyển, có thể đạt được mức giảm nhiệt độ trung bình toàn cầu là 0,2oC. Một lần nữa, hậu quả vẫn chưa được biết: nó không rõ tác động của chiến lược này đối với các hệ thống thời tiết bên dưới, hoặc trên tầng ozone ngay phía trên nó. Không giống như một đám mây sáng trên biển có thể tồn tại trong 3 ngày, một tầng bình lưu nhân tạo có khả năng tồn tại – như vụ phun trào núi Pinatubo – trong tối đa 2 năm.
Những chương trình nghiên cứu gây tranh cãi
Chương trình nghiên cứu địa kỹ thuật năng lượng mặt trời của Đại học Harvard đang dẫn đầu công việc về SAS. Nữ giám đốc chương trình Elizabeth Burns cho rằng: “Công nghệ địa kỹ thuật năng lượng mặt trời có thể chỉ là một bổ sung tiềm năng để giảm phát khí thải. Đây không phải là một ‘bản sửa lỗi’ nhanh chóng. Chúng ta thực sự cần phải giảm lượng khí thải xuống 0 nếu muốn giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu”.
Trong khi Warner đấu tranh để có một vòi phun trên mặt đất, các học giả Harvard – đứng đầu là David Keith – chưa bao giờ đẩy một gram hạt nào lên cao như tầng bình lưu, chứ đừng nói đến một teragram. Đề xuất nghiên cứu của nhóm gọi là ‘ScoPEx’, nhằm mục đích giải phóng một kg calcium carbonate thông qua khinh khí cầu, ở một nơi cao trên lục địa Mỹ, để phân tích các phản ứng hóa học.
Nhưng ngay cả điều này cũng gây tranh cãi. Khi một nhóm nhà khoa học ở Cambridge (Anh) thử một thí nghiệm tương tự vào năm 2012, nó đã bị hủy vào phút cuối sau những chỉ trích từ các nhóm bảo vệ môi trường bao gồm mạng lưới quốc tế Friends of the Earth (Những người bạn của trái đất). Một tuyên ngôn chống lại địa kỹ thuật năng lượng Mặt trời đã được ký kết bởi hơn 100 nhóm xã hội dân sự và người bản địa, kêu gọi cấm tất cả các thí nghiệm liên quan đến công nghệ thuật do “rủi ro của địa lý đối với đa dạng sinh học, môi trường và sinh kế người dân”.
Có nhiều cách tốt hơn để giảm thiểu biến đổi khí hậu so với địa kỹ thuật năng lượng mặt trời. Trồng cây – ví dụ như trồng lại rừng – là phương pháp được chứng minh thân thiện với nỗ lực bảo tồn để tống khứ carbon ra khỏi khí quyển. Sự chuyển đổi nhanh chóng từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo cũng sẽ giải quyết được nguồn phát khí thải. Nhưng, thực tế cho thấy không phương pháp nào trong số đó xảy ra đủ nhanh. Do đó, có lẽ – nếu không có gì khác – công nghệ địa kỹ thuật năng lượng mặt trời có thể đủ để gây sốc cho các chính phủ trong việc giảm phát thải nhanh chóng.
