Lấy cảm hứng từ hiệu ứng làm mát sau khi núi lửa phun trào, các nhà khoa học đang đề xuất phương án dùng máy bay phun hạt aerosol ở độ cao 13 km trên Bắc Cực và Nam Cực. Phương án dự kiến có thể hạ nhiệt 2 độ C và làm chậm quá trình băng tan ở hai cực.

Đảo ngược tình trạng nước biển dâng

Đối mặt với mối đe dọa ngày càng tăng khi Trái đất ấm lên, các nhà khoa học đang nghiên cứu kế hoạch dùng máy bay phản lực phun các hạt aerosol siêu nhỏ vào khí quyển để “tái đông lạnh” vùng Bắc Cực và Nam Cực.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí khoa học Environmental Research Communications dự kiến có thể làm lệch hướng bức xạ Mặt trời.

Sử dụng công nghệ can thiệp khí hậu Phun aerosol tầng bình lưu (SAI), nghiên cứu hướng đến mục tiêu làm giảm sự nóng lên toàn cầu bằng cách tăng nhẹ độ phản xạ của lớp trên cùng của bầu khí quyển. Phương án này thậm chí có thể làm chậm hoặc đảo ngược tình trạng mực nước biển dâng nếu băng ở hai cực tan nhanh.

Thực tế, SAI là một ý tưởng gây tranh cãi được lấy cảm hứng từ hiệu ứng làm mát của núi lửa phun trào. Các sự kiện phun trào núi lửa thường giải phóng một lượng lớn bụi, tro và lưu huỳnh dioxide (SO2) vào khí quyển. Tro và bụi có thể gây ra hiệu ứng làm mát trong vài giờ nhưng SO2 thường sẽ bốc hơi lên cao và lưu lại trong tầng bình lưu.

Tại đây, nó kết hợp với các phân tử nước và tạo ra các hạt axit sulfuric làm phản xạ và tán xạ ánh sáng Mặt trời quay trở lại không gian. Hiệu ứng này có thể lưu lại trên Trái đất trong vòng 3 năm nếu các vụ phun trào núi lửa quy mô vừa và nhỏ.

Theo Sicence Mag, phun trào núi lửa đã làm chậm lại đáng kể hiện tượng nóng lên của Trái đất từ năm 2000 - 2013 và ngăn cản nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên từ 0,05 - 0,12 độ C.

Do đó, SAI là phương án khoa học mô phỏng lại quá trình làm mát của núi lửa phun trào. Theo đó, máy bay phản lực sẽ mang theo các hạt SO2 siêu nhỏ phun vào khí quyển.

Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu và mô hình SAI đều tập trung trên toàn cầu nhưng kế hoạch mới nhất chỉ nhắm vào các vùng xung quanh cực.

Hiện nay, đa số máy bay trên thế giới đều không thể thực hiện kế hoạch này do không thể đáp ứng yêu cầu về độ cao bay và trọng tải. Do đó, nghiên cứu đề xuất thiết kế một máy bay riêng cho dự án, đặt tên là SAIL-43K.

Theo đó, 125 máy bay SAIL-43K sẽ phun một đám mây gồm các hạt SO2 cực nhỏ ở độ cao 13 km, 60 độ vĩ Bắc và Nam. Con số này đủ để làm mát hai cực khoảng 2 độ mỗi năm.

Ở những vĩ độ này, nhiệm vụ sẽ dễ dàng và tốn ít chi phí hơn. Ở độ cao 13 km, các hạt aerosol sẽ trôi chậm về phía các cực và tập trung lại thành hiệu ứng làm mát. Ngoài ra, để đạt kết quả 2 độ C, SAI cần bơm khoảng 6,7 kg SO2 mỗi năm.

Các khu vực như miền Nam Alaska và mũi phía Nam Patagonia có thể quay về mức nhiệt gần với nhiệt độ trung bình thời kỳ tiền công nghiệp. Khi đám mây hạt trôi dần về phía các cực theo gió, chúng sẽ che phủ một phần bề mặt Trái đất bên dưới.

Hoạt động SAI sẽ khai thác các sân bay thương mại có sẵn ở Bắc bán cầu. Đơn cử, thành phố Anchorage, miền Nam Alaska, có ba đường băng dài hơn 3.200 m và nằm ở 61,2 độ vĩ Bắc – vị trí đủ gần để thực hiện kế hoạch.

Nhưng ở Nam bán cầu, việc triển khai sẽ phức tạp hơn do khu vực xung quanh 60 độ vĩ Nam hầu hết là khu dân cư và đất liền. Các sân bay phù hợp nhất nằm ở Chile và Argentina, phía Nam vùng Patagonia.

Theo các tác giả của nghiên cứu, chi phí của chương trình SIA ước tính là khoảng 11 tỷ USD hàng năm. Chi phí này thấp hơn 1/3 chi phí làm mát 2 độ C toàn bộ Trái đất bằng các biện pháp khác như thu giữ hay hấp thụ carbon.

Băng tan ở hai cực gây ra thảm họa nước biển dâng.

Đặt cược cho giải pháp mới

Tuy nhiên, kế hoạch SAI gây lo ngại do đem lại nhiều rủi ro ngoài ý muốn. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng việc bơm hợp chất lưu huỳnh vào tầng bình lưu có thể ảnh hưởng đến nồng độ ozon thông qua một số tác động khác nhau, từ đó làm chậm hoặc đảo ngược quá trình phục hồi lỗ thủng ozon ở Nam Cực.

Chưa kể, SO2 kết hợp với phân tử nước đủ nặng sẽ rơi xuống Trái đất dưới dạng mưa axit, gây nguy hiểm cho đời sống của mọi sinh vật. Khí SO2 gây khó thở, là nguyên nhân dẫn đến bệnh viêm phổi, viêm đường hô hấp, viêm mắt... Do đó, nếu SO2 tạo thành mưa axit rơi xuống Trái đất sẽ phá hủy hệ sinh thái và môi trường tự nhiên.

Ngoài ra, các máy bay SAI gây ra lượng lớn khí thải trên mặt đất, cộng với lượng lớn khí thải đến từ việc điều chế SO2. Điều này đồng nghĩa, chương trình SAI ở mỗi cực sẽ tạo nên lượng lớn khí thải carbon, gần bằng lượng phát thải của ngành hàng không nói chung.

Dù vậy, nhóm nghiên cứu lập luận rằng, chương trình SAI sẽ triển khai phía trên khu vực có chưa đến 1% dân số thế giới và hầu như không có hoạt động nông nghiệp nên vẫn là phương án khả thi với chi phí thấp.

Đặc biệt, kế hoạch có thể ngăn chặn và thậm chí là đảo ngược quá trình mực nước biển dâng. Trong khi đó, nếu không có biện pháp can thiệp kịp thời, mực nước biển dâng do băng tan ở hai cực có thể nhấn chìm nhiều thành phố lớn trên thế giới.

Như ông Wake Smith, tác giả chính của nghiên cứu, nhận định: “Lo lắng về việc sử dụng aerosol làm mát hành tinh đang lan rộng. Nhưng bất kỳ lợi ích hay rủi ro nào đều nằm ở hai cực. Kế hoạch này chỉ là một liệu pháp điều trị, không phải “thuốc kháng sinh”. SAI sẽ không thể thay thế quá trình khử carbon”.