应对气候变暖，石头可能都比你强

本文来自微信公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：沈梦溪，题图来自：视觉中国

8月8日，一则新闻冲上了加拿大各网站的头条：加拿大最后一个完整的北极冰架已经解体。

解体的冰架前后对比图  图/GIZMODO

这并不是本年度关于气候变化的第一个新闻。2019年，因为高温和干旱，澳大利亚的山火从7月开始燃烧，一直到2020年2月才熄灭；到了2020年2月底，南极夏季温度首破20℃又开始刷屏；2020年6月，北极温度首破38℃，有科学家预计北极熊将在2070年灭绝……

 澳大利亚蔓延的山火  

这些不断发生的极端气候事件仿佛在不断提醒我们，气候变化正在给我们人类的生存带来巨大的挑战。在这些挑战中，我们最容易想到的就是海平面的上升。科学家们曾专门计算过，如果全球冰川全部融化，那么全球海平面将会上升60~70米，加拿大的这次冰架解体事件正是一个严重的警告。

 海平面上升后的亚洲，中国东部基本上都被淹没  图/National Geographic Society

另外的挑战就是生物大灭绝。进入工业革命以后，我们人类对于地球的改造能力以指数的方式上升，这就造成环境的快速变化。那些无法适应快速的环境变化的生物很容易因此而灭绝。很早之前就已经有科学家提出来，我们现在很可能正在面临第六次生物大灭绝。对我们来说，可怕的其实并不是其他生物的灭绝，而是这些生物灭绝以后带来的连锁效应。举个例子，我们有许多经济作物都需要蜜蜂的传粉才能够正常生长，但是现在全球都在面临蜜蜂大规模死亡的风险，要是蜜蜂灭绝，这些作物将会大减产，这无疑会造成全球性饥荒。

不起眼的蜜蜂可能会影响到全球的粮食波动  图/pixabay

整个地球如同一个精密运行的系统，只要一点出了问题，其他我们很可能想都想不到的地方会随之停转，我们无法完全预知未来的发展，所以其实我们目前最好的选择就是尽可能的保持现在的状态。为了应对全球气候变化，科学家们提出了很多处理方式，最广为人知的就是在哥本哈根会议上提出的二氧化碳减排，但是在这种多国林立的状态下我们陷入的是囚徒困境，各国互不信任，相互提防，很难达成一致同意且会严格执行的减排方案。在这种情况下，人们不得不另辟蹊径寻找其他的解决方案。有地质学家们就通过研究地球过往历史，提出了一个具备可行性的方法：碾碎岩石，将粉末撒入土壤中。

很多人看到这个方案可能一脸懵，这是什么神仙操作？

但如果我们跟随地质学家们的脚步看一看地球过往的历史，可能就会对这个方案有更深刻的理解了。

在地球过往的45亿年历史中，大部分时间段内，地表的温度都比现在要温暖的多，那些时候地球温暖到什么程度呢？在地球南北极完全没有冰川的存在，像这种温暖的气候，我们把它叫做温室气候。而像现在这样，地球南北极覆盖着厚厚的冰盖的比较寒冷的气候，我们称之为冰室气候。从5.4亿年前的寒武纪开始，地球绝大部分的时候实际上都处于温室气候状态，只有极少数时间（17%）处于冰室气候中。

5.4亿年以来，温室气候才是主流

但是我们现在这种冰室气候还不算非常冰的时候，在最最最极端的时候，整个地球表面都是厚厚的冰层，搞得地球看上去好像是打雪仗用的雪球一样，这个状态我们称之为雪球地球事件。

雪球地球想象图  图/MIKKEL JUUL JENSEN

在整个地球历史中，地球至少经历了两个大的雪球地球事件，第一次是在24~21亿年之前，第二次是在7.4~6.2亿年之前。这两次雪球地球事件都是在较短的时间内（地质上，时间的基本单位是百万年），地球就从温室气候进入了冰室气候状态。在极端情况下，地表的平均温度可能在-50℃左右，而导致这种剧烈的气候变化的原因是全球二氧化碳含量的快速下降。是什么原因导致二氧化碳含量的快速降低的呢？地质学家们推测是因为板块运动导致的岩石风化作用加强。

我们以发生在7.4~6.2亿年之间的雪球地球事件为例。在9亿年前，地球上只有一个超大陆——罗迪尼亚大陆，到了大约7~6亿年之间，罗迪尼亚大陆因为地球板块活动而逐渐裂解，其中大部分板块集中分布在赤道的附近。

9亿年前，地球上只有一块超大陆，罗迪尼亚大陆

9~6.3亿年间，罗迪尼亚大陆解体，并都分布于赤道附近

一方面，裂解后的大陆形成了更大面积的浅海水域，在这些增加的浅海水域中，微生物爆发性增长，通过光合作用合成有机物，并被埋藏在海底形成有机质岩石，在这个过程中大量的二氧化碳被吸收；

光合作用能够固定大气中的二氧化碳

另一方面，裂解过程造成了大陆内部火山活动和造山活动，火山活动喷发出大量玄武岩裸露于地表，造山活动让更多岩石被抬升到海拔较高的地方，这都让这些岩石更容易被风化。组成这些岩石的化学成分很复杂，但是其中包含有大量的硅酸盐（在地球上，硅酸盐矿物质量占地壳总质量的75%，玻璃、水泥都是硅酸盐矿物制成）和钙元素。岩石在风吹日晒雨淋中，有部分会被溶解在水中形成钙离子和硅酸根离子，这两种离子遇到二氧化碳都会发生化学反应沉淀下来↓

风化中的岩石与风化的化学式

这些玄武岩在水中溶解，遇到二氧化碳后，最终的结果就是形成两种沉淀物：碳酸钙和二氧化硅，其中碳酸钙是灰岩的主要组成部分，二氧化硅则是一种极难溶解的化学成分，最近网传需要二百万年才能自然降解的玻璃就是由二氧化硅构成。

所以总结起来就是：生物通过光合作用，吸收了大量二氧化碳，这些生物被掩埋后形成有机质岩石，在这个过程中二氧化碳-1；岩石通过风化作用吸收了大量二氧化碳，二氧化碳-2。再考虑到这些板块都处于赤道附近，气候温暖潮湿，非常适合生物生长，也非常适合岩石风化，所以在这两者的共同作用下二氧化碳-1-2-3-4-5-6……最终降低到非常低的程度，导致了全球由暖转冷。

那么，要控制大气中的二氧化碳含量，就得从以上两个因素上想办法。第一个办法就是增加光合作用的量，无论是种树、种草、种藻类，还是开发人工光合作用的手段，在目前阶段来看，仿佛并不实际；第二个办法就是增加岩石风化的速率，这就回到我们上文所说，碾碎岩石，将粉末撒入土壤中这种方法了。

正在往农田中喷撒岩石粉末  图/Iisa B Kantole

这个方法，无疑是目前技术条件下较为可行的一种方法了。首先，原材料是富含硅酸盐成分的岩石，比如玄武岩之类的火成岩（尤其是玄武岩，易破碎易风化，且含量巨大），这些岩石地球是不缺的，火成岩占地壳岩石的60%以上，挖出来就能用。

典型玄武岩就是这种疏松多孔的样子  图/sandatlas

其次，碾成粉也没有技术难度，每个城市都可以见到大量的石灰窑，改改就能用。这些岩石粉末极大增加了岩石与空气的接触面积，能够在适宜条件下快速风化。

在城镇周边，大规模的工业化石灰岩并不少见  图/pixabay

再次，在现代农田中普遍存在着营养元素的现象（农业中主要的肥料就是氮磷钾肥）以及土壤酸化的现象，这些岩石粉末一方面是偏碱性的，另一方面则富含钙、镁、氮、磷、钾等农业必备元素，所以向土壤中喷撒岩石粉末从这方面来看又是有利于农业的。

岩石粉可以一袋两用，比金坷垃都香！

当然，世界上没有完美的方法，在有些岩石中可能存在某些重金属含量超标的情况，如果大规模喷撒，则有可能造成农田中重金属元素污染，如果真的要实施这种方法，我们可能还需要更多的风险评估。

根据科学家们的估计，如果仅仅在中国、印度、美国和巴西的范围内展开这项工作，我们可能每年能够通过这种方法吸收0.5~20亿吨二氧化碳，虽然2019年全球二氧化碳排放量达到了368亿吨，这个数据看上去好像有点杯水车薪的感觉，但如果全世界范围内都用这种方法，并对这种方法不断改进，我们可能真的能够控制大气中的二氧化碳含量。毕竟还是要对未来抱有希望，不是吗？

本文来自微信公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：沈梦溪