Астроном Иштван Сапуди (István Szapudi) из Института астрономии Гавайского университета опубликовал расчёты, согласно которым климатические изменения на Земле можно остановить потенциально доступным способом. Для этого между Землёй и Солнцем надо разместить что-то вроде зонтика, например, полотно из графена. Но изюминка идеи заключается в другом. В качестве якоря для зонтика учёный предложил использовать астероид, припаркованный в точке Лагранжа L₁.

Источник изображения: Brooks Bays/UH Institute for Astronomy

Идея борьбы с глобальным потеплением с помощью поглощения части солнечного света не нова и, в общем-то, всегда лежала на поверхности. К счастью или нет, власти ведущих стран Земли не спешат реализовывать тот или иной проект. Последствия плохо просчитанных действий на этом направлении могут накликать на наши головы другие проблемы, а мы и с текущими пока не очень-то справляемся.

Главная идея Иштвана Сапуди заключается в том, что в космос не нужно будет доставлять с Земли неимоверный по тяжести груз для удержания зонтика. Якорь можно будет найти в космосе, благо NASA уже испытало возможность ударного воздействия на астероиды для изменения их траектории. Достаточно будет найти подходящий астероид и направить его в точку Лагранжа L₁ между Землёй и Солнцем. Размещение астероида в L₁ в качестве противовеса уменьшит общую массу полезной нагрузки (собственно экрана) до 35 тыс. т. Вся конструкция вместе с якорем будет весить 3,5 млн т. Но это примерно в 100 раз легче, чем если бы зонтик свободно летал в пространстве без привязи.

Сегодня с технической точки зрения такой проект неосуществим. Однако предложенная астрономом версия уже на шаг ближе к реализации, поскольку на несколько порядков снижает ограничения по массе выводимой в космос полезной нагрузки. Прорыв в производстве графена и относительно небольшая затенённость, которая нужна для предотвращения глобального потепления (поглощение от 1 % до 2 % солнечного света), могут дать нам шанс смягчить последствия изменения климата, пока мы не получим иное и более надёжное средство для решения этой проблемы.

Учёные из Университета Торонто подсчитали, что продолжительность земных суток к настоящему моменту могла бы увеличиться до 60 часов, если бы не приливные силы Луны и Солнца.

Источник изображения: Guillaume Preat / pixabay.com

Может показаться, что земные сутки, то есть период полного оборота планеты вокруг собственной оси — показатель стабильный. Но всего столетие назад они были на 1,8 мс длиннее, чем сейчас: Луна постепенно удаляется от Земли, из-за чего скорость вращения планеты замедляется. За всю историю Земли сутки имели разную продолжительность. Вскоре после формирования Луны около 4,5 млрд лет назад они длились всего 10 часов. А ближе к концу эпохи динозавров, примерно 70 млн лет назад, сутки увеличились до почти привычных нам 23,5 часа.

Учёные Университета Торонто считают, что такая скорость изменений не вполне соответствует действительности. Если бы сутки продолжили удлиняться с прежней скоростью, то сегодня они бы составляли около 60 часов — это была бы совсем другая Земля с иными биоритмами у животных и иной культурой у человека. По мнению исследователей, реализации этого сценария помешал набор факторов, определяемых Землёй, Луной и Солнцем.

Луна «несёт ответственность» за океанские приливы: её гравитация «вытягивает» массу воды в «выпуклости». Вращение Земли замедляется лунной гравитацией, а также её последствиями — трением, которое возникает между водой во время приливов и морским дном. Но на вращение Земли воздействует не только Луна. Аналогичные «выпуклости», только уже в земной атмосфере, создаёт и Солнце, но оно не замедляет, а ускоряет вращение планеты.

Сегодня воздействие Луны примерно в 10 раз сильнее солнечного — спутник побеждает в «перетягивании каната», и вращение Земли всё-таки замедляется. Но, по версии исследователей, примерно 2,2 млрд лет назад эти два фактора пребывали в равновесии. В то время температура воздуха была выше, и облёт солнечного прилива вокруг Земли занимал 10 часов. К тому времени планета делала полный оборот вокруг собственной оси за 20 часов — два прилива оказались в резонансе 1:2, что усиливало солнечный фактор. В итоге Солнце и Луна уравновесили друг друга, и продолжительность суток расти перестала, задержавшись на отметке в 19,5 часа на 1,6 млрд лет. Без этой затянувшейся паузы у нас бы теперь были 60-часовые сутки и совсем другой образ жизни.

Во Франции на конференции по геохимии им. Гольдшмидта геофизик из Национального центра научных исследований Франции Жером Гаттачека (Jérôme Gattacceca) представил метеорит, который однажды улетел с Земли и вернулся обратно тысячи лет спустя. Если открытие подтвердят независимые исследователи, это станет первым случаем обнаружения на Земле метеорита земного происхождения.

Источник изображения: Jerome Gattacceca/The Meteorological Society

Нам было удивительно узнать о том, что на Земле обнаруживаются метеориты с Марса. Но найти на земной поверхности метеорит с нашей же планеты — это сродни чуду! Некоторые учёные, кстати, уже выразили сомнение по поводу сделанных группой Гаттачека выводов. Поэтому открытие ещё предстоит защитить в ходе жарких научных дебатов, когда на эту тему выйдет публикация.

И всё же, ряд признаков говорит о том, что этот камень когда-то родился на Земле и затем был выброшен в космос. Такое могло произойти во время встречи Земли с особо крупным астероидом или, что почти невероятно, в процессе извержения вулкана. Расчёты показывают, что для этого камень должен был вылететь из жерла вулкана со скоростью, в несколько раз превышающей скорость вылета обломков в ходе типичного извержения. Обычные вулканические извержения выбрасывают камни на высоту до 31–45 км.

Анализ породы подтвердил земное происхождение камня весом 646 г. Он произошёл из вулкана на стыке океанических плит. Найден метеорит вблизи Марокко в 2018 году. Его каталожное обозначение — Northwest Africa (NWA) 13188. Сахара — одно из самых удобных мест для поиска метеоритов после Антарктиды. Отсутствие растительности и светлый песок выставляют чёрные камни с неба, как на ладони.

Изотопный анализ камня показал, что концентрация в нём гелия-3, бериллия-10 и неона-21 выше, чем встречается в земных породах и ниже, чем в других найденных метеоритах. Эти изотопы образуются под воздействием космических лучей, которые атмосфера Земли в основном блокирует. Из этого обстоятельства был сделан вывод, что камень провёл какое-то относительно короткое, но достаточное время в космосе. Наконец, камень имел характерное оплавление поверхности, которое образуется при вхождении в плотные слои атмосферы, и оно не было искусственным, что исключает фальсификацию.

Точный возраст NWA 13188 учёные надеются определить по концентрации изотопа аргона. Возможно, это укажет на время пребывания камня в космосе. Пока учёные предполагают, что он мог находиться вне Земли несколько тысяч лет. Если открытие подтвердится, это станет первым в истории земной науки обнаружением на Земле метеорита земного происхождения. Ранее порода с Земли была обнаружена на Луне экспедицией «Аполлон-14», что произошло в 1971 году. Так что версия о вернувшемся на Землю «блудном сыне» не такая фантастическая, как может показаться на первый взгляд.

Белый дом опубликовал отчёт о проблемах солнечной геоинженерии, работа над которым была заложена Конгрессом в бюджет 2022 года. В отчёте рекомендовано глубже изучить проблему искусственного вмешательства в солнечную активность на нашей планете, чтобы проблема глобального потепления не превратилась в проблему недостатка освещения для растений и в сокращение флоры и фауны. Чиновники ЕС солидарны с выводами и рекомендуют не спешить.

Источник изображения: Pixabay

Отдельно Белый дом подчёркивает, что действующая администрация не собирается запускать комплексную исследовательскую программу по вопросам модификации солнечного излучения (solar radiation modification, SRM). В представленном докладе излагаются аргументы в пользу того, как должна выглядеть такая исследовательская программа и почему она может быть полезной.

Основной темой доклада стало рассмотрение солнечной геоинженерии по принципу «риск против риска», чтобы риски вмешательства не превысили риски, связанные с бездействием и с соответствующим изменением климата (потеплением). Есть целый ряд факторов, которые могут негативно повлиять на экосистему Земли, если нам вдруг удастся уменьшить интенсивность падающего на планету солнечного света. Необходим сложный научный анализ каждого из них и оценка совокупного их влияния на климат, чтобы принять взвешенное решение, а это очень и очень сложно, а сегодня и вовсе невозможно.

В то же время последствия изменения климата становятся всё более очевидными и не сулят человечеству ничего хорошего в будущем. Это переносит проекты солнечной геоинженерии из области фантастики в область научного и, возможно, практического интереса. Климатические вмешательства могут быть менее опасными, чем глобальное потепление, которое произошло бы без них.

В докладе Белого дома основное внимание уделяется двум методам солнечной геоинженерии. Во-первых, это использование стратосферных аэрозолей, например, диоксида серы. Во-вторых, это осветление (увеличение отражательной способности) облаков над морскими и океаническими акваториями за счёт внесения морской соли в восходящие потоки воздуха. Поскольку в ряде федеральных агентств уже ведутся исследования в области модификации солнечного излучения (правда, фрагментарно) и, в частности, изучение влияния вулканов на климат, то тема аэрозольного вмешательства обещает получить фундаментальную поддержку.

В докладе выражено сожаление, что исследования в области управления солнечной радиацией ограничены и не скоординированы, что оставляет существенные пробелы. Наличие плана исследований поможет Соединенным Штатам подготовиться к внедрению модификации солнечной радиации другим правительством или частным структурам.

Преимуществом управления солнечной радиацией является быстрота. «SRM даёт возможность значительно охладить планету в течение нескольких лет», — говорится в докладе.

Источник изображения: Pixabay/jplenio

При этом эксперты перечисляют потенциальные риски вмешательства в интенсивность инсоляции. Например, аэрозоли в стратосфере могут разрушить озоновый слой. Может измениться структура осадков со всеми вытекающими для растений и животных последствиями, включая повышение уровня моря и гибель экосистем, а также стагнация сельского хозяйства. Одним словом, риски необходимо изучить вплоть до количественных оценок каждого и только тогда принимать решение о модификации солнечного излучения.

Также в докладе говорится, что даже запуск программ SRM не отменяет главной стратегии — сокращения вредных выбросов в атмосферу от деятельности человека. Программа исследований по модификации солнечного излучения будет соседствовать с «основополагающими элементами смягчения последствий выбросов парниковых газов и адаптации к ним», как сказано в докладе. Тем самым программа по модификации солнечного света не является постоянным решением, а лишь вспомогательная и обратимая мера на пути к смягчению климатических опасностей.

Европейский союз также официально выступил против солнечной геоинженерии, выложив в публичное пространство соответствующий документ. «Она не является решением проблемы климата и для её внедрения недостаточно понимания последствий такого вмешательства», — сказано в докладе.

«В нынешнем состоянии развития преднамеренное вмешательство в природные системы Земли, такое как развертывание модификации солнечной радиации (SRM), представляет собой неприемлемый уровень риска для людей и окружающей среды», — резюмируют европейские законодатели. В то же время ЕС будет поддерживать международные коллективные исследования по этой теме.

На днях на Берлинском саммите инициативы Earth Virtualization Engines генеральный директор NVIDIA Дженсен Хуанг (Jensen Huang) рассказал специалистам по цифровому моделированию климата об инструментах и методах, которые компания предлагает в этой области, с которыми им придётся работать в ближайшие годы. Иллюстрацией прорыва в климатологии стал сгенерированный в облаке платформы NVIDIA «мультик» виртуального полёта с уровня выше облаков на улицы Берлина.

Источник изображений: NVIDIA

Не секрет, что NVIDIA готовит предсказательную климатологическую платформу и, в целом, создаёт цифрового двойника Земли в проекте Earth-2. Для компании было бы удачным, если бы другие аналогичные проекты использовали её аппаратное и программное обеспечение. Дженсен Хуанг уверен, что международная инициатива Earth Virtualization Engines получит значительный импульс в развитии, если воспользуется тремя «чудесами» NVIDIA: высокой скоростью моделирования климата с разрешением порядка 2 км²; способностью предварительной обработки «огромного» количества данных; и возможностью интерактивной визуализации данных на платформе NVIDIA Omniverse.

Данные надо подать в максимально понятной и простой форме, уверяет глава NVIDIA, чтобы политики, бизнесмены, компании и исследователи могли строить свои стратегии на основе чёткого понимания проблемы. Графические процессоры NVIDIA и соответствующие климатологические платформы компании это обеспечивают.

Все три объявленных «чуда» возможны в скором времени на масштабируемой аппаратной платформе с использованием ускорителей NVIDIA GH200 Grace Hopper. Они обеспечивают до 10 раз более высокую производительность для приложений, работающих с терабайтами данных. Массовое производство процессоров стартовало около месяца назад и приведёт к появлению готовых решений в течение года.

В качестве примера компания показала моделирование температуры в Северной Африке. Глобальная модель прогнозирования погоды FourCastNet компании на основе данных была запущена на фреймворке NVIDIA Modulus с открытым исходным кодом для создания, обучения и тонкой настройки моделей машинного обучения на основе физики. Платформа смогла рассчитать 21-дневные погодные траектории для 1000 отдельных компонентов за десятую часть времени, которое ранее требовалось для расчёта каждого компонента, и с в 1000 раз меньшим потреблением энергии.

«Для участников саммита Хуанг продемонстрировал потрясающую интерактивную визуализацию глобальных климатических данных в облаке с высоким разрешением, увеличивая масштаб от вида земного шара до детального вида Берлина. По словам Хуанга, этот подход может работать для прогнозирования климата и погоды в таких разных местах, как Берлин, Токио и Буэнос-Айрес», — говорится в блоге компании.

«Эти новые типы суперкомпьютеров только появляются, — сказал Хуанг. — Это настолько свежая вычислительная технология, насколько вы можете себе представить».

Международная группа учёных рассказала о планете, дальнейшее изучение которой поможет понять, какое будущее ждёт Землю с расширением Солнца — наша планета может стать либо очень горячей, либо превратиться в новую молодую Венеру.

Источник изображения: cornell.edu

Открытая в 2022 году планета LP 890-9c вращается вокруг красного карлика в 100 световых годах от нас, и она на 37 % крупнее Земли. Красные карлики холоднее Солнца, но и LP 890-9c вращается на расстоянии всего в 6,4 млн км от своей звезды, тогда как от Земли до Солнца 149 млн км. Исследователи считают, что при таких условиях на планете может быть жидкая вода. Если они правы, планета находится в обитаемой зоне — она достаточно удалена от звезды, чтобы на ней могла возникнуть жизнь, но там не настолько жарко, чтобы океаны выкипели, и всё живое погибло. Последний сценарий настиг нашу Венеру, лежащую вне обитаемой зоны.

LP 890-9c находится на внутреннем крае обитаемой зоны — по аналогии ближе Земли, но дальше Венеры. Возможно, она пребывает на том этапе, когда уже началось испарение воды и был запущен процесс превращения в подобие Венеры. Исследователи хотят понять, до какой степени должна раскалиться планета, чтобы она выпустила всю свою воду в космос. Они подготовили три модели с наиболее вероятными сценариями: влажный и мягкий мир наподобие Земли; планета с безудержным развитием парникового эффекта; а также жаркий и бесплодный мир наподобие Венеры.

К сожалению, наблюдение за объектом через доступные авторам телескопы не позволяет им причислить LP 890-9c к какой-либо из этих категорий. Поэтому они рассчитывают на ресурсы космического телескопа «Джеймс Уэбб». Это поможет им понять, есть ли на поверхности планеты жидкая вода, может ли планета быть обитаемой; или описать, какими окажутся условия на Земле, когда Солнце достаточно состарится и начнёт расширяться — такой сценарий может стать реальностью уже через полмиллиарда или миллиард лет. Если LP 890-9c до сих пор остаётся потенциально обитаемым миром, то и у Земли может быть больше времени, прежде чем её океаны испарятся. Если воды там уже нет, то и у Земли меньше времени, чем считалось ранее. То есть LP 890-9c поможет исследователям заглянуть в будущее нашей собственной планеты.

Стало известно, что 19 июня на Солнце произошли две сильные вспышки, из-за чего частично нарушалась коротковолновая радиосвязь на Земле. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на данные Гелиогеофизической службы ФГБУ «Институт прикладной геофизики».

Источник изображения: NASA/Solar Dynamics Observatory

«19 июня в 06:37 мск в рентгеновском диапазоне зарегистрирована вспышка M1.4 (S12E89) продолжительностью 21 минута, в 15:14 мск в рентгеновском диапазоне зарегистрирована вспышка M1.1 (S12E81) продолжительностью 12 минут. Вспышки сопровождались нарушением КВ-радиосвязи», - говорится в сообщении.

По данным мониторинга космической погоды, влияние солнечных рентгеновских всплесков на ионосферу Земли по шкале из пяти уровней (R5 — максимальный, R1 — слабый) в настоящее время соответствует уровню R1. При таком воздействии наблюдаются нарушения низкочастотной радиосвязи, что влияет на определение местоположения кораблей и самолётов.

В апреле этого года была зафиксирована мощнейшая вспышка класса M1.7/2N с выбросом корональной массы в сторону Земли со скоростью 1100 км/с. Она привела к возникновению самой сильной и продолжительной магнитной бури на Земле. Напомним, в зависимости от мощности рентгеновского излучения солнечные вспышки делятся на пять классов: A, B, C, M и X. Минимальный класс A0.0 соответствует мощности излучения на орбите Земли в 10 нановатт на квадратный метр. Переход к следующей букве означает увеличение мощности в 10 раз. Обычно вспышки сопровождаются выбросами солнечной плазмы, облака которой достигают нашей планеты и могут провоцировать магнитные бури.

Система GPS чрезвычайно востребована в обиходе — она помогает в навигации, слежении, картографировании и всевозможных других целях. Тем не менее, GPS имеет некоторые важные недостатки, в первую очередь — практически не работает в зданиях, пещерах или, например, под водой. Поэтому японские учёные разработали метод альтернативной навигации — с использованием т.н. «космических лучей».

Источник изображения: BlenderTimer/pixabay.com

Как сообщается в журнале iScience, альтернативная система заменит навигацию с помощью радиоволн — вместо этого оборудование регистрирует мюоны космических лучей. Команда исследователей провела успешный тест — однажды система, возможно, будет применяться исследовательскими и спасательными командами, например для точного направления подводных роботов или для того, чтобы автономные модули могли ориентироваться под землёй.

По словам одного из авторов исследования Хироюки Танаки (Hiroyuki Tanaka) из международного объединения The International Muography Research Orgzanization (Muographix), теперь разработан новый тип навигации, названный «мюометрической системой позиционирования (muPS), способной работать под землёй, в помещениях и под водой».

Данные элементарные частицы мюоны давно используются в археологических исследованиях, для поиска нелегально транспортируемых ядерных материалов на границах, для точного мониторинга активности вулканов — в попытках предсказать новые извержения.

Так, в 2008 году учёные Техасского университета в Остине перепрофилировали старые мюонные детекторы для поиска скрытых руин майя в Белизе. Физики Лос-Аламосской национальной лаборатории разрабатывают портативные варианты мюонных систем, позволяющих открыть секреты конструкции купола собора Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции.

В 2016 году учёные использовали мюонные технологии для обнаружения скрытого коридора в Великой пирамиде Гизы в Египте, а годом позже обнаружили таинственное пространство в ещё одной зоне той же пирамиды. Наконец, только в прошлом месяце учёные использовали мюонную визуализацию, открыв ранее скрытую полость в руинах древнего некрополя в Неаполе — на глубине около 10 м под поверхностью современного итальянского города.

Портал «Глобальная энергия» со ссылкой на аналитиков Ember сообщил, что по итогам 2022 года выбросы парниковых газов в энергетике достигли нового исторического максимума — 12,43 млн т эквивалента CO₂. К счастью, эксперты отмечают снижение удельной углеродоёмкости генерации — это означает, что энергетика понемногу «зеленеет».

Источник изображения: НИТУ МИСИС

В период с 2021 по 2022 год выбросы парниковых газов в энергетике выросли на 1,3 %. За тот же период удельная углеродоёмкость генерации снизилась на 1,1 % или до 436 г эквивалента CO₂ на каждый кВт•ч выработки. Подобную картину специалисты наблюдают в течение последних 20 лет. Один параметр растёт (к сожалению, довольно быстро), а другой — снижается. Так, с 2000 года по 2022 год выбросы парниковых газов в мире выросли на 78 %. На этом фоне за тот же период средний объём выбросов при выработке 1 кВт•ч электроэнергии снизился на 6 % или с 466 до 436 г CO₂-эквивалента.

За указанный период прирост потребления электроэнергии в мире вырос на 90 %, что и стало причиной увеличения выбросов, ведь главный упор был на быстрое получение электричества, что возможно только в случае использования дешёвого ископаемого топлива. Особенно проявил себя Азиатско-Тихоокеанский регион, где бурный рост экономик породил волну строительства, прежде всего, угольных электростанций. Так, только на долю Китая и Индии в период с 2000 по 2022 годы пришлось 81 % общемирового ввода мощностей угольных электростанций (1221 из 1500 ГВт).

Сегодня в Азиатско-Тихоокеанском регионе ежегодная потребность в электричестве достигает внушительных 13 546 ТВт•ч. Это сопоставимо с приростом потребления электроэнергии во всём мире за последние 20 лет.

США тоже не отставали в вопросе наращивания генерации от ископаемых источников, но в основном строили электростанции на газе. Потребление электричества в США с 2000 по 2022 годы выросло на 13 % (до 4338 ТВт•ч). За это время в стране ввели в эксплуатацию мощности объёмом 179 ГВт, что составило 19% от мирового объёма. В Китае, для сравнения, за то же время ввели в строй 107 ГВт мощностей или 11 % от общемирового объёма. Тем самым выбросы парниковых газов в США выросли к 2022 году с 301 млн т CO₂-эквивалента в 2000 году до 828 млн т в 2022 году.

Снижение углеродоёмкости, которое шло параллельным курсом, произошло за счёт введения чистой энергетики от ветряков и солнечных ферм до гидроэлектростанций и генерации с помощью других чистых или возобновляемых ресурсов. В 2000 году на ветровые и солнечные фермы приходилось 0,2 % глобальной выработки электроэнергии, в 2022 году — уже 12 %. В целом доля низкоуглеродных источников за это время выросла с 35,8 % до 39,1 %, а доля генерации на ископаемом топливе упала с 64,2 % до 60,9 %.

Из представленной отчётности можно заключить, что мир медленно и неуверенно идёт к цели стать углеродонейтральным к 2050 году или около того. В этой связи специалисты начинают бить тревогу — мы не успеваем решить проблему, и это станет катастрофой для следующих поколений.

«Мировое сообщество не имеет реальных возможностей для ограничения роста температуры в пределах 2,0 °С и тем более 1,5 °С; эти возможности не станут доступными, если рост населения мира не будет приостановлен в течение жизни текущего или следующего поколения», — утверждает Александр Клименко, соавтор исследования, академик РАН, профессор, д.т.н., ведущий эксперт центра компетенций НИТУ МИСИС. Но это уже другая, хотя и довольно пугающая история.

Созданный учёными из Калтеха стартап Captura собирается построить в порту Лос-Анджелеса опытный комплекс по прямому улавливанию углекислого газа из океанской воды. Пилотный проект позволит оценить все плюсы и минусы технологии, а также даст время решить, что делать с добытым таким образом CO₂. Экологи опасаются, что всё это поддерживается добывающими углеводороды компаниями только для отвода глаз.

Проект станции по извлечению CO₂ из океанской воды. Источник изображения: Caltech

Власти США назвали технологии улавливания углекислого газа одними из перспективных для борьбы с углеродным следом. На эти цели на ближайшие годы будут выделены миллиарды долларов. Большие и маленькие компании разрабатывают уникальные проекты и строят установки. Правда, часто уловленный такими установками CO₂ приходится выпускать обратно в воздух, объясняя это отладкой процессов. Как и каким образом утилизировать уловленный углекислый газ или превращать его в продукцию или химическое сырьё — на это пока однозначного ответа нет.

Стартап Captura, который публично заявил о себе в этом году, был основан два года назад и сумел в 2022 году выиграть денежный приз на конкурсе XPrize, учреждённом Илоном Маском для ряда инновационных областей, куда также входит тема борьбы с потеплением климата. Стартап смог запустить свой первый пилотный проект в августе прошлого года в Ньюпорт-Бич, Калифорния. Мощность установки позволяла извлекать из морской воды до 1 т CO₂ в год. Установка в государственно-частном исследовательском центре AltaSea в порту Лос-Анджелеса, которую вскоре начнут создавать, сможет извлекать из морской воды уже до 100 т CO₂ в год.

Установка по прямой добыче CO₂ из морской воды (мощность — 100 т CO₂ в год). Источник изображения: Captura

Новые заявленные объёмы извлечения углекислого газа из океанской воды тоже небольшие — это выбросы всего 22 автомобилей в течение года. Новая установка призвана выявить все положительные стороны проекта, а также все его недостатки, что более важно учесть перед созданием более масштабных объектов. Например, остаётся открытым вопрос качества фильтрации морской воды — технология запросто может убить планктон, а это кормовая база морских обитателей. Также планктон сам поглощает CO₂.

В процессе работы установка Captura будет забирать определённый объём морской воды и небольшую часть из этого объёма — менее 1 % — подвергнет процедуре электродиализа. Это ещё сильнее закислит воду, в процессе чего будет выделена условно кислота и базовый бессолевой раствор. Кислота добавляется в основную массу закачанной воды, где с её участием начинают происходить химические реакции с активным выделением CO₂. Углекислый газ улавливается, а освобождённая от него вода с добавленным бессолевым раствором возвращается обратно в океан.

Основная идея в этом проекте — это позволить Земле с помощью океанов самоочищаться от избытка CO₂. Океанские воды легко поглощают избытки углекислого газа из воздуха и ежегодно освобождают атмосферу на 6 млрд т CO₂ или около того. Улавливая CO₂ из морской воды мы очищаем этот природный фильтр и позволяем ему работать лучше. Также мы снижаем кислотность океанских вод, что положительно действует на множество морских экосистем от моллюсков до коралловых рифов.

Надо отметить, что одним из главных спонсоров Captura в новом проекте является крупнейшая в США добывающая компания Southern California Gas. Другими инвесторами стартапа называются нефтегазовые гиганты Aramco и Equinor. Всё это даёт повод подозревать добывающие компании в желании создать видимость борьбы с выбросами парниковых газов вместо того, чтобы сократить или вовсе прекратить добычу ископаемых, в чём уверены многие экологи.

И все же множество компаний, особенно крупных технологических, обращаются к разработкам, направленным на прямую фильтрацию CO₂ из воздуха и воды, чтобы компенсировать часть своих выбросов. Так, Captura заключила контракт с группой Frontier, созданной компаниями Stripe, Alphabet, Meta✴, Shopify и McKinsey. Эта группа и инициатива намерены облегчить другим компаниям компенсацию выбросов с помощью новых технологий удаления углерода. Через Frontier компания Captura намерена продавать углеродные кредиты, которые представляют собой тонны CO₂, извлеченные из океана. Кредиты, скорее всего, будут получены от ещё одного экспериментального завода, который стартап планирует построить в следующем году. Это не первый такой проект и, очевидно, не последний. Не исключено, что что-то из этого даст ощутимый результат.

Учёные продолжают спорить о том, что привело к зарождению биологической жизни на Земле, и это оставляет простор для новых гипотез. На днях была предложена ещё одна теория, главным действующим героем которой стало наше Солнце.

Источник изображения: NASA

В начале прошлого века была предложена гипотеза, что жизнь на Земле могла зародиться в первичном тёплом «супе» из химических элементов, когда в него ударяли молнии. Это вело к расщеплению молекул и к созданию новых химических соединений, что в итоге привело к естественному синтезу сначала аминокислот, а затем белков и далее по списку. Имитирующий подобный процесс эксперимент в 1953 году поставили учёные из Чикагского университета Стэнли Миллер (Stanley Miller) и Гарольд Юри (Harold Urey).

Исследователи заполнили герметичную камеру метаном, аммиаком, водой и молекулярным водородом — основными газами, которые, как считалось, преобладали в атмосфере ранней Земли. Затем через камеру пропускался высоковольтный электрический разряд, имитирующий удар молнии. Последующий анализ содержимого камеры показал, что там действительно образовалось около 20 аминокислот.

Сегодня учёные вынуждены заново пересматривать результаты эксперимента 70-летней давности. Наука узнала больше о вероятном химическом составе воздуха ранней Земли и к предыдущим данным необходимо относиться с осторожностью. Согласно современным воззрениям, аммиак (NH₃) и метан (CH₄) были намного менее распространены, а вместо них в атмосфере Земли присутствовали углекислый газ (CO₂) и молекулярный азот (N₂), для расщепления которых требуется больше энергии. Эти газы всё ещё могут давать аминокислоты, но в значительно меньших количествах.

Вопрос, где взять больше энергии, чем в грозовых разрядах? Кандидатами на эту роль были ударные волны от падающих на Землю метеоритов и ультрафиолетовое излучение Солнца. Астрофизик NASA Владимир Айрапетян — один из авторов статьи в свежем номере журнала Life с описанием новой гипотезы — предложил на роль «зажигалки» для жизни на Земле высокоэнергичные солнечные частицы.

Вместе с учёными из Японии на их стенде для изучения высокоэнергетических космических частиц они воссоздали вариант знаменитого эксперимента Миллера-Юри, только взяли другую смесь газов и ударяли по ней разогнанными на ускорителе протонами — имитаторами высокоэнергетических частиц Солнца. Также для контроля они пропускали через газ разряд тока, чтобы сравнить результаты с оригинальным экспериментом.

В герметичной камере находились углекислый газ, молекулярный азот, вода и разное количество метана (доля метана в ранней атмосфере Земли точно не определена, но считается, что она не очень большая). При обстреле газа протонами (солнечными частицами) образование аминокислот и карбоновых кислот было заметным уже при 0,5 % содержания метана в смеси. Электрические разряды давали соединения аминокислот, начиная с концентрации метана от 15 % в смеси, но их всё равно было на шесть порядков меньше, чем при облучении энергичными частицами.

Эксперимент показал, что у молний меньше шансов создать жизнь на Земле в сходных условиях, тогда как высокоэнергетические солнечные частицы на такое оказываются способны.

Более того, наблюдения за тысячами похожих на Солнце звёзд позволяют предположить, что во времена ранней Земли Солнце светило на 30 % слабее, чем сегодня. Более холодный климат подразумевает меньшую частоту возникновения гроз, что ещё сильнее увеличивает шансы Солнца оказаться главным кандидатом на роль «зажигалки» земной жизни. В те времена вспышки на Солнце происходили гораздо чаще, а супервспышки, когда магнитосфера Земли не могла до конца удержать поток высокоэнергичных частиц, случались каждые 3–10 дней. Сегодня например, событие подобной интенсивности происходит один раз в 100 лет.

Высочайшая активность Солнца и чуть более холодный климат Земли — вот сочетание, при котором на Земле могла возникнуть жизнь.

Специалисты Массачусетского технологического института провели углублённое моделирование сценариев загрязнения воздуха в США и его влияния на здоровье и жизни граждан. Рассматривались три сценария работы энергосистемы страны: как есть, с расширенным использованием возобновляемых источников в паре с АЭС и без атомных электростанций, но с ТЭЦ на угле и газе, а также с возобновляемыми источниками. Оказалось, что полный отказ от АЭС приведёт к загрязнению воздуха и погубит тысячи жизней.

Источник изображения: Pixabay

Сегодня США имеют больше всего активных ядерных реакторов в мире: 92 штуки. АЭС вырабатывают около 20 % электрической энергии в стране. Проблема в том, что подавляющему большинству реакторов свыше 50 лет и их вскоре надо либо останавливать, либо сертифицировать для продления сроков эксплуатации. Сейчас это вопрос острой дискуссии в обществе и в политике. Учёные из MIT решили с цифрами в руках оценить тот или иной выбор и сделать это наиболее наглядным образом: как изменения повлияют на здоровье и жизни людей.

Компенсировать нехватку электричества в случае полной остановки АЭС можно только за счёт сжигания угля, нефти или газа. Это приведёт к дополнительным выбросам парниковых газов и, в целом, к загрязнению атмосферы. Загрязнение и изменение климата приведёт к 5200 преждевременным смертям каждый год с момента полного отказа от атомной энергетики. Особенно это коснётся Восточного побережья, где сейчас много АЭС и работу которых придётся заменять электростанциями на ископаемом топливе. Остроту проблеме придаёт тот факт, что вблизи электростанций на ископаемом топливе в основном проживают афроамериканцы и умирать они начнут первыми.

Если стране удастся к 2030 году достичь ранее поставленных климатических целей и, в частности, довести выработку энергии из возобновляемых источников до значительных величин, то остановка АЭС хотя и ухудшит ситуацию, то не так сильно и не во всех регионах страны. В таком случае уровень преждевременных смертей в отдельных районах США будет достигать 260 человек в год. Эти смерти по-прежнему будут обусловлены электростанциями на ископаемом топливе, которые будут компенсировать нехватку электричества с закрытием АЭС.

«В дебатах о сохранении атомных электростанций, качество воздуха не было в центре внимания, — говорят авторы исследования. — Мы обнаружили, что загрязнение воздуха от электростанций, работающих на ископаемом топливе, настолько пагубно, что всё, что его увеличивает, например, остановка атомной станции, будет иметь существенные последствия, причем для некоторых людей в большей степени, чем для других».

На днях в Колорадо была запущена демонстрационная установка компании Global Thermostat по прямому удалению углекислого газа из атмосферы. Правда, запущенная система призвана лишь продемонстрировать технологии, и полученный газ она выбрасывает обратно в воздух. Задача проекта — отработать технологию и привлечь потенциальных клиентов. Разработчики рассчитывают, что технология будет проста как конструктор Лего и может быть освоена широким кругом заказчиков.

Демонстрационная установка компании в Колорадо. Источник изображения: Global Thermostat

Компания Global Thermostat возникла в 2010 году и сразу наделала шуму. Она считалась одной из немногих, кто предложил более-менее осуществимую стратегию прямого удаления из атмосферы углекислого газа — пособника повышения температуры на Земле. В 2019 году известный авторитет и визионер Билл Гейтс включил Global Thermostat в перечень компаний, ответственных за одну из десяти прорывных технологий ближайшего десятилетия. В 2021 году компанию Global Thermostat потряс этический скандал с генеральным директором, и параллельно были обнаружены финансовые нарушения.

Новый директор — Пол Нахи (Paul Nahi) — пришёл из бизнеса по продажам солнечных установок и направил бизнес Global Thermostat в новое русло. До него работа Global Thermostat строилась по тому же принципу, что у конкурентов, таких как швейцарская компания Climeworks или американская CarbonCapture. Все они самостоятельно создавали и продвигали проекты мощных установок по прямому удалению CO₂ из атмосферы. Это значит, что каждая из этих компаний должна была решать массу вопросов от выбора площадки, создания инфраструктуры и решений по утилизации захваченного углекислого газа. Это огромный комплекс работ, в котором можно завязнуть. Новый директор Global Thermostat понял, что это не его путь.

Основываясь на собственном опыте продаж солнечных панелей, новый директор Global Thermostat предложил продвигать модульные конструкции установок по улавливанию углекислого газа. Они должны легко масштабироваться и быть эффективными — это прежде всего. Сегодня стоимость добычи каждой тонны CO₂ из атмосферы примерно равна $600. Компания Global Thermostat обещает сократить эту цифру вдвое за два года. Для этих целей послужит новый полигон в Колорадо, который также станет витриной компании.

Активисты «зелёной повестки» обвиняют Global Thermostat в сотрудничестве с нефте- и газодобывающими компаниями. И действительно, у компании есть закрытые для разглашения финансовые сделки с ExxonMobil и Tokyo Gas. Таким образом, добывающие компании могут замыливать общественности глаза вместо того, чтобы просто взять и прекратить добычу ископаемых.

«Я не думаю, что кто-то верит в то, что внезапно мир перестанет использовать нефть и газ. Я был бы рад, если бы это произошло, но это просто неосуществимо», — сказал Нахи изданию The Verge. Иначе говоря, он принимает неизбежное, но участвует в переменах к лучшему.

Для Global Thermostat и других компаний, которые включились в процесс по прямому удалению CO₂ из атмосферы, наступили хорошие времена. Администрация Байдена дала толчок развитию технологий удаления углерода, приняв Закон о снижении инфляции, который более чем в три раза увеличил налоговые льготы для проектов прямого улавливания и хранения углекислого газа.

Кроме того, подписанный в 2021 году двухпартийный Закон об инфраструктуре предусматривает $12 млрд на улавливание и хранение CO₂. При финансовой поддержке Министерства энергетики инженерно-строительная компания Black & Veatch начала работу с Global Thermostat над проектированием установки прямого улавливания CO₂ мощностью 100 000 тонн в год. Демонстрационная установка компании в Колорадо, для справки, улавливает всего 1000 т CO₂ в год. Масштабный проект поможет сделать её лучше и эффективнее. На это надеются все.

В четверг 30 марта марсоход NASA Perseverance («Настойчивость») начал сбор образцов пород в рамках старта новой научной программы — Delta Top Campaign. Предыдущая программа Delta Front Campaign привела к подготовке в общей сложности 22 контейнеров с образцами. Десять из них сброшены на открытую площадку-хранилище, а остальные будут храниться на борту марсохода. Новая программа предусматривает сбор образцов в верховьях дельты древней реки.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Каждая новая научная программа ориентирована на сбор образцов в одной конкретной зоне. Всего на борту марсохода 43 титановых пробирки-контейнера. Каждый раз производится два забора породы или керна. Один образец будет помещён в хранилище на поверхности Марса, а другой останется на борту марсохода. Если ровер не сможет вернуть образцы к месту отправки на Землю (а с ним может многое что произойти за следующие 7 с лишним лет ожидания), то роверы или вертолёты миссии по возвращению образцов сами подберут пробы с поверхности планеты.

Первый керн по новой программе взят 30 марта. Это была 16-я проба в виде керна. Марсоход в рамках первой программы взял для образцов пыль с поверхности и сделал забор атмосферы Марса. Последующие керны ровер будет брать по мере продвижения к верхней точке дельты древней реки. Эта область перспективна по двум причинам. Наносы породы могли быть принесены издалека, что расширяет зону исследований, а вторая причина — это изобилие карбонитов в образцах. На Земле карбониты содержат признаки биологической жизни, которую также мечтают обнаружить в пробах с Марса.

Также карбониты примечательны тем, что минералы образуются в присутствии жидкой воды. Изучение их образцов позволит восстановить историю воды на Марсе. Это важно не только для понимания климатической истории Красной планеты. Нам крайне необходимо построить надёжную климатическую модель Земли, а для этого требуются данные по планетам и климатам в широчайшем диапазоне. Изучение атмосфер экзопланет, кстати, из той же серии — это даёт нам богатые данные для прогнозирования климата нашей планеты. Впрочем, это уже другая история.

Наблюдающие за Солнцем обсерватории обнаружили на нём вторую за последнюю неделю «дыру» — гигантское тёмное пятно близко к экватору звезды. Это пятно меньше первого — не 30 диаметров Земли, а всего 20 — однако его расположение почти гарантирует выброс плазмы в сторону Земли, ведь «дыра» расположена почти в плоскости эклиптики, а не полюсах. Но ничего экстраординарного не произойдёт, успокаивают учёные.

Источник изображения: NASA/Solar Dynamics Observatory

Обнаруженное 22 марта на Солнце пятно гигантского размера произвело незаметный выброс коронарной массы, но разразившаяся три дня спустя на Земле геомагнитная буря стала неожиданно сильной по другим обстоятельствам. В это время произошла целая серия незаметных выбросов КВМ, что усилило эффект влияния солнечного ветра на магнитное поле Земли и её атмосферу. Полярные сияния наблюдались вплоть до южных штатов США и южнее Челябинска в России.

Второе новое пятно — затемнение поверхности Солнца в процессе некоторого снижения температуры в данной области — почти со 100-процентной вероятностью направит на Землю солнечный ветер на очень большой скорости. Это произойдёт в силу его ориентации.

«То, что эта дыра находится на экваторе, означает, что мы практически гарантированно увидим быстрый ветер на Земле через пару дней после того, как она повернет за центральный меридиан, — сказал в интервью Insider Даниэль Вершарен (Daniel Verscharen), доцент кафедры физики космоса и климата Университетского колледжа Лондона. — Я бы ожидал, что быстрый ветер из этой корональной дыры придёт на Землю примерно в ночь с пятницы на субботу на этой неделе».

На данный момент нет предпосылок, чтобы считать поток ожидаемой на Земле солнечной плазмы чем-то экстраординарным. Полярные сияния ожидаются меньшей интенсивности, чем наблюдались в минувшую пятницу. В то же время надо понимать, что выбросы плазмы из области пятен плохо себя обнаруживают в отличие от выбросов, которые сопровождаются вспышками на Солнце, и нас может ждать сюрприз. Хорошо, если дело закончится наблюдением аврор в нетипичных для этого местах. Хуже, если из строя будут выходить спутники и системы связи.