Рубрика: Ядерная энергия

Недавно в соцсетях и СМИ появились сенсационные сообщения: некий ученый предложил подорвать мощную термоядерную бомбу в толще морского дна для борьбы с изменением климата. В исследовании, текст которого представлен на сервере препринтов Корнеллского университета (это значит, что научная работа не прошла рецензирование), предложено загнать в земную кору заряд мощнее любого ядерного устройства, когда-либо созданного человеком, чтобы «раскрошить» горные породы, увеличить их площадь соприкосновения с водой, и за счет химических реакций ускорить связывание диоксида углерода (CO₂). Все это должно помочь избавиться от избытка вредных углеродных выбросов в атмосфере. Но так ли это на самом деле? Давайте разбираться!

Причины глобального потепления

Россияне практически утратили веру в рукотворность глобального потепления – именно так звучат результаты недавнего опроса, проведенного Всероссийским центром изучения общественного мнения (ВЦИОМ). Выборочный телефонный опрос 1600 жителей России старше 18 лет, с целью узнать их мнение о проблеме изменения климата, показал, что мнение граждан расходится с официальной государственной позицией.

Власти нашей страны признали антропогенный характер потепления и разрабатывают стратегии по борьбе с ним. А вот граждане усомнились в рукотворности проблемы. Более того, доля считающих изменение климата благом существенно возросла (аналогичный опрос ВЦИОМ проводил в 2007, 2008 и 2010 годах). Интересно, что ранее уровень осведомленности россиян был выше: в 2007 году рукотворным потепление считали 59%, в 2008-м — 57%, а в 2010-м — 51%.

Сегодня в существование глобального потепления верят 85% населения, 7% убеждены в том, что его нет, а 8% – сомневаются. Лишь 37% опрошенных считают, что основная причина изменения климата – это деятельность человека, а 44% полагают, что всему виной естественная изменчивость климата.

Напомним, в научном сообществе в рукотворности проблемы не сомневаются. В частности, глобальное потепление негативно повлияло на мозг и поведение животных, а также сказалось на размере головного мозга человека.

В одной из статьй моего коллеги Андрея Жукова можно узнать, как изменение климата повлияет на кофе и другие продукты.

Как победить изменение климата?

Поскольку проблема реальна, а решить ее мягко говоря непросто, ученые рассматривают самые разные варианты, включая радикальные. Одно из таких решений и предложил автор нашумевшего препринта Энди Хаверли из Рочестерского технологического института (США), описав в исследовании самый настоящий триллер (ну или блокбастер, кому как больше нравится).

По мнению Хаверли одна из самых перспективных технологий вредных выбросов в атмосферу – это ускоренное выветривание горных пород. В природе базальты связывают углекислый газ за счет химических реакций силикатных минералов с CO₂, однако этот процесс занимает от десятков до сотен тысяч лет. Чтобы ускорить реакцию породу нужно очень сильно измельчить, увеличить площадь ее контакта с воздухом или водой и дождаться связывания CO₂.

Специалисты в области, однако, отметили, что если речь в препринте идет об объемах горных пород, способных заметно снизить концентрацию парниковых газов в атмосфере, то логистические и энергетические затраты на добычу, дробление и транспортировку каменной крошки окажутся колоссальными. Хаверли же предлагает решить «проблему энергозатрат» в стиле фантастических проектов времен холодной войны: то есть использовать «мирные ядерные взрывы» с огромной мощностью.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Его сценарий выглядит так: в подводную часть земной коры в районе Кергеленского плато, на глубине 3–5 километров под морским дном (а сверху — еще 6–8 километров воды), закладывается небывало мощный заряд (81 гигатонна тротилового эквивалента) и затем подрывается. Сама порода при этом «автоматически» раскалывается и превращается в крошку, которая, по задумке, вымывается в Мировой океан и «связывает» атмосферный CO₂.

Насколько это реально?

Звучит эффектно, однако при ближайшем рассмотрении становится очевидно, что такой план имеет целый ряд фатальных недочетов — от банального отсутствия физико-математических моделей до очевидных химических и геологических нестыковок. Итак, почему столь «экстравагантная» идея не может работать как способ спасения от глобального потепления и чем опасен подобный подход к климатической проблеме?

Масштаб и моделирование взрывов

Самая мощная из когда-либо взорванных бомб — это «Царь-бомба» (СССР, 1961 год) имела мощность около 50 мегатонн. Проектируемая в статье Хаверли 81 гигатонна — в тысячу раз больше, чем все мегатонные устройства, вместе взятые.

Проблема очевидна: во-первых, у нас попросту нет ни теоретических, ни практических моделей взрывов такой колоссальной силы: подобных боезарядов никто не создавал, не говоря уже о реально проведенных испытаниях. Во-вторых, существует большой разброс вероятностей того, как поведет себя земная кора при освобождении такого количества энергии.

Сторонники этой идеи полагают, что если взрыв «закопать» глубоко в кору и прижать километрами океанской воды, то плазменный шар не достигнет поверхности, а следовательно, «радиоактивных последствий почти не будет». Но «почти не будет» — понятие крайне растяжимое. Более того, в геологической литературе нет расчетов, способных убедительно показать, что такой колоссальный взрыв не прорвется к морской поверхности.

Это интересно: Царь-бомба: атомная бомба, которая была слишком мощной для этого мира

Противоречие

Предположим даже, что взрыв чудесным образом «останется» в земной коре, а вся порода действительно раскрошится. Что дальше? Автор препринта хочет, чтобы эта базальтовая крошка «контактировала с океанской водой», насыщенной растворенным воздухом, и за счет реакций выветривания связывала углекислый газ.

Но: в морской воде концентрация растворенного воздуха в сотни раз меньше, чем в атмосфере. Поэтому объем доступного для химических реакций CO₂ (растворенного в толще океана) — ничтожен по сравнению с концентрацией углекислого газа в воздухе. Поскольку плотность базальта как минимум втрое больше плотности воды, крошка быстро осядет обратно на дно, не контактируя с атмосферным CO₂ напрямую.

Даже если часть крошки какое-то время будет плавать в верхних слоях (за счет «завихрений» или «пористости»), долго такие «суспензии» не просуществуют. Так, по мнению геохимиков, для действительно массового связывания углекислого газа базальтовые частицы должны продолжительно контактировать с углекислым газом атмосферы.

Читайте также: “Ядро Демона”: как предназначенная для Японии третья ядерная бомба убила двух ученых

Это, в свою очередь, означает, что нужно как-то вывести крошку на поверхность суши или поддерживать ее в верхних слоях океана, где концентрация растворенного CO₂ побольше. Сам по себе ядерный взрыв в глубоком море эту проблему не решит.

Скорость и время

Даже при измельчении породы до пылевидной крошки (что само по себе энергетически затратно) реакция химического выветривания, особенно в морской среде, не мгновенная. Напомним, ускоренное выветривание на суше — это процесс, при котором частицы могут подвергаться многолетнему взаимодействию с атмосферной влагой, кислотными дождями и микробным сообществом.

Зачастую эксперименты демонстрируют, что полноценная минерализация CO₂, даже в оптимальных условиях, требует десятилетий (и больше). Из палеоклиматических данных мы знаем, что крупные потоки базальтов (например, при вулканических траппах) помогают связывать излишки CO₂, однако это происходит на протяжении тысяч и десятков тысяч лет, а не за месяцы или годы.

Разумеется, если взять титанические объемы порошка и как-то рассеять его в верхних слоях суши, процесс ускорится. Однако ядерный взрыв на морском дне не гарантирует, что радиацию можно «спрятать».

Вам будет интересно: Никто не спрячется: что будет после ядерной войны?

Безопасность и последствия

Даже если поверить, что в атмосферу «ничего не попадет», речь идет о локальном мегавыбросе радиации (в районе взрыва). Безусловно, часть радионуклидов может задержать базальтовая порода, но выход радиоактивных изотопов в морскую воду неизбежен. Впрочем, как и их последующее распространение с океаническими течениями.

Отметим также, что Кергеленское плато (место, предложенное для взрыва термоядерной бомбы) — это огромный вулканический массив со своей экосистемой, пусть и не так хорошо изученной, как экосистемы прибрежных зон.

К тому же любое катастрофическое событие может активировать тектонические процессы, что чревато дополнительными рисками. Поскольку мы не имеем опыта расчетов 81-гигатонного взрыва, утверждать о том, что это будет абсолютно безопасно для планеты нельзя (что, к слову, утверждает в своей работе Хаверли).

Какие виды ядерного оружия могут быть применены в случае ядерной войны

Что не так?

В начале статьи мы указали, что на сервере препринтов Корнеллского университета (arXiv.org) выкладывают публикации до того, как они пройдут рецензирование (то есть проверку другими учеными). Это очень удобная площадка, однако она не считается (и не является) проверенным научным журналом. Значит, гарантировать независимую экспертизу опубликованных там работы нельзя. Хотя множество статей на сервере написаны грамотно, встречаются и такие спорные случаи.

И еще: идея «мирных ядерных взрывов» неоднократно всплывала в истории в самых разных формах. Еще в 1960-е годы, в рамках Операции «Плаушер», США изучали применение ядерных зарядов для создания искусственных гаваней и каналов (для добычи ископаемых).

Отказались от программы именно из-за экологических и экономических соображений: выгода сомнительна, а риски и ущерб колоссальны. В работе Хаверли не только не решены эти проблемы, но и представлены в куда более экстремальном масштабе.

Не пропустите: Тактическое ядерное оружие — что это такое и в чем его опасность

Вишенка на торте

Учитывая все описанное выше, ситуация получается следующая: мы не знаем, что произойдет при взрыве столь колоссальной мощности (81 гигатонна), а утверждения о «минимизации радиации за счет воды и глубины» не имеют серьезной научной основы: настолько фантастический сценарий никто не моделировал.

Выходит, главная цель — связывание CO₂ — фактически не будет достигнута: морская среда содержит мало растворенного CO₂, а тяжелая базальтовая крошка быстро осядет на дно, перестав контактировать с углекислым газом. Даже при идеальном дроблении в пыль связать значимое количество CO₂ в короткий срок не получится, поскольку химическое выветривание — процесс долгий.

Ну а вишенкой на торте можно считать отсутствие рецензирования. В общем и целом идея выглядит как чистая спекуляция, не учитывающая реальных научных данных в области геомихии, океанографии и физики ядерных взрывов. К тому же в научном сообществе к проектам «ядерной геоинженерии» относятся скептически: слишком высоки риски, а эффект сомнителен.

А вы знали, что такое ядерное потепление? Ответ здесь!

Тогда зачем?

Впрочем, назвать полностью бесполезной идею нельзя: в попытках решить проблему глобального потепления выдвигаются самые экзотические сценарии, зачастую без детальной проработки и внятного понимания последствий.

Ну а если главной целью Хаверли было напоминание широкой общественности об угрозе, которую несет с собой изменение климата, то он, определенно, преуспел. Глобальное потепление – одна из наиболее серьезных угроз, с которыми сегодня сталкивается наша цивилизация, а усилия по борьбе с ней едва ли успешны.

Выводы

Широкое обсуждение труда Хаверли – характерный пример того, как броские, но несостоятельные идеи наибрают популярность в медийном пространстве. Хотя в научных статьях часто обсуждают «полевые» методы использования дробленого базальта на сельскохозяйственных площадях для поглощения CO₂, взрыв гигантской термоядерной бомбына морском дне – решение явно не из области прикладной геоинженерии, а скорее из жанра научной фантастики.

Обилие в работе критических ошибок (особенно в части расчетов времени выветривания, объемов растворенного CO₂ в океане и удержания базальтовой крошки) делает саму концепцию бесперспективной. Словом, если в следующий раз вам на глаза попадется очередное чудо решение той иной проблемы, проверяйте, где именно опубликовано исследование и не забывайте о критическом мышлении.

Это интересно: Конец света и правда близко? Что говорят ученые?

Ну а чтобы приблизиться к реальным мерам борьбы с климатическим кризисом, человечеству придется применять куда более «приземленные» и проверенные методы сокращения вредных выбросов в атмосферу, изменения энергетической инфраструктуры и природопользования — а не надеяться на чудесные мега-взрывы под водой.