Bơm kim cương vào khí quyển để làm mát Trái đất?

Tuy nhiên, đề xuất này nói riêng và mô hình địa kỹ thuật nói chung đang vấp phải nhiều ý kiến tranh cãi về hiệu quả thực thi.

“Hạ nhiệt” cho Trái đất

Vào tháng 10, nhóm nhà khoa học Thụy Sĩ đã đề xuất bơm 5 triệu tấn hạt kim cương vào khí quyển mỗi năm giúp nhiệt độ Trái đất hạ 1,6 độ C. Mức giảm này đủ để ngăn chặn tình trạng nóng lên toàn cầu. Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí khoa học Geophysical Research Letters và tạo nên cuộc tranh cãi lớn trong cộng đồng người làm khoa học.

Lấy ý tưởng từ quá trình phun trào núi lửa, sáng kiến này dựa trên mô hình địa kỹ thuật (geoengineer) là phun chất khí dạng phun mù (khí dung) vào tầng bình lưu. Khí dung có thể phản xạ trực tiếp ánh sáng của mặt trời, làm tăng độ dày của các đám mây và phản xạ lại ánh sáng của chúng. Điều này có thể giúp bầu khí quyển dịu mát hơn.

Trong lịch sử, các vụ phun trào đã đẩy hàng triệu tấn lưu huỳnh đioxit vào tầng bình lưu. Khí này kết hợp với hơi nước và không khí để tạo thành khí dung, giúp “hạ nhiệt” Trái đất. Đơn cử, núi lửa Pinatubo, Philippines, phun trào đã giúp hành tinh giảm 0,5 độ C trong nhiều năm.

Tuy nhiên, việc bơm lưu huỳnh nhân tạo vào khí quyển sẽ gây ra nhiều rủi ro. Các hạt khí có khả năng chứa axit sunfuric gây mưa axit cho Trái đất. Chúng cũng có thể làm suy giảm tầng ozone và gây nên những đợt nóng diện rộng, làm thay đổi các mô hình thời tiết, khí hậu thông thường.

Với nguyên lý trên, nhà khoa học Sandro Vattioni, làm việc tại Viện Khoa học Khí hậu và Khí quyển thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) cùng các đồng nghiệp đã tìm kiếm các phương án bơm hạt khí dung vào khí quyển. Họ đã xây dựng mô hình khí hậu 3D về cách các hạt khí dung như lưu huỳnh đioxit, kim cương, nhôm, canxit, hấp thụ hoặc phản xạ nhiệt trong bầu khí quyển.

Kết quả cho thấy, các hạt kim cương phản xạ bức xạ tốt nhất và chúng bay lơ lửng, không bị vón cục trong không khí. Kim cương cũng không tạo ra mưa axit giống như lưu huỳnh.

Để giảm 1,6 độ C, Sandro cho biết cần bơm 5 triệu tấn hạt kim cương vào khí quyển mỗi năm. Lượng lớn kim cương như vậy yêu cầu thế giới phải đẩy mạnh sản xuất kim cương tổng hợp và máy bay sẽ rải những viên đá quý được nghiền nát khắp tầng bình lưu.

Lưu huỳnh là hạt khí dung có tác dụng tốt thứ hai do nó có khả năng hấp thụ ánh sáng ở một số bước sóng và giữ nhiệt. Tuy nhiên, nó làm nhiễu loạn các kiểu khí hậu trên bề mặt Trái đất, chẳng hạn như El Nino. Các nghiên cứu trước đây đã đánh giá thấp tác dụng phụ này của lưu huỳnh.

Phương án thay thế

Tuy nhiên, hạt bụi kim cương cũng không phải phương án lý tưởng nhất. Ông Douglas MacMartin, chuyên gia nghiên cứu về khoa học kỹ thuật tại Đại học Cornell, Mỹ, nhấn mạnh chi phí sẽ rất lớn.

Hiện nay, một tấn kim cương có giá 500 nghìn USD. Bụi kim cương tổng hợp sẽ đắt hơn lưu huỳnh 2,4 nghìn lần và tiêu tốn 175 nghìn tỷ USD nếu triển khai từ năm 2035 đến năm 2100. Như vậy, ước tính thế giới sẽ tốn gần 200 nghìn tỷ USD trong thế kỷ này.

Trong khi lưu huỳnh có sẵn với nguồn tài nguyên phong phú, giá thành rẻ nên chi phí gần như bằng “không”. Vì tồn tại dưới dạng khí, lưu huỳnh đioxit có thể được bơm vào khí quyển với số lượng lớn và phân tán nhanh. Trong khi các hạt rắn như kim cương sẽ cần phải vận chuyển bằng máy bay nhiều lần để ngăn tình trạng vón cục.

“Tôi nghĩ việc khám phá những vật liệu khác rất thú vị nhưng nếu bạn hỏi tôi nên triển khai phương án nào hôm nay, nó sẽ là lưu huỳnh”, ông Douglas McMartin nói.

Mô hình địa kỹ thuật là phương pháp làm mát Trái đất đang được quan tâm nhất hiện nay. Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts đã từng đề xuất “bón phân” cho biển để làm mát Trái đất. Sinh vật phù du dưới biển như các loại vi tảo là nền tảng cơ bản trong chuỗi thức ăn dưới lòng đại dương.

Trong quá trình quang hợp, chúng hấp thụ khí CO2 từ không khí và chuyển hóa thành cacbonhydrat và khí oxy. Nhiều loài sinh vật phù du còn có khả năng giải phóng khí dimenthyl sulfide (DMS) vào bầu khí quyển, tạo thành một dạng khí dung.

Quá trình này góp phần làm mát không khí. Hiểu cơ chế hoạt động này, các nhà khoa học dự kiến rải một lượng lớn chất sắt sulfat và vi chất dinh dưỡng nhằm kích thích sự phát triển của các sinh vật phù du.

Còn Liên Hợp Quốc đề xuất phóng gương khổng lồ vào không gian để phản chiếu ánh sáng mặt trời và giảm bớt tác động của nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, phương án này chỉ giải quyết được một khía cạnh của biến đổi khí hậu là sự ấm lên do bức xạ mặt trời. Những ảnh hưởng khác của khí nhà kính như axit hóa đại dương vẫn sẽ tồn tại chưa có lời giải.

Ngoài ra, triển khai gương khổng lồ trong vũ trụ có nhiều tác động tới hệ thống khí hậu Trái đất. Ví dụ, tấm gương có thể thay đổi cách đám mây, mưa và gió di chuyển, tác động tới thời tiết và khí hậu ở quy mô vùng miền hoặc toàn cầu.

Phương án khác là rải bột sắt xuống Thái Bình Dương. Nguyên nhân là kích thích sự phát triển của các sinh vật phù du, chuyên tiêu thụ CO2, và giữ lại khí này trong nước. Việc tách CO2 ra khỏi môi trường sẽ góp phần giảm lượng khí nhà kính giải phóng vào khí quyển và giảm thiểu biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, sắt có thể làm mất đi dưỡng chất cho sinh vật biển, gây ảnh hưởng đến mạng lưới thức ăn trong đại dương.

Vì các phương án trên đều có mặt lợi và hại, nhiều nhà khoa học vẫn phản đối mô hình địa kỹ thuật vì họ lo ngại những hậu quả không lường trước khi triển khai phương pháp trên quy mô lớn. Nó thậm chí có thể tiêu tốn nhiều tiền bạc vốn nên dành cho việc giảm phát thải carbon và tác động của khí hậu.