BM: Đã đến lúc con người 'dời mây' chống biến đổi khí hậu?

Dấu tích ô nhiễm do tàu thuyền để lại trên mặt biển đã tự nhiên làm sáng các đám mây bên trên

Vào tháng 6/1991, một chuyện kinh ngạc xảy ra với Trái Đất. Núi Pinatubo ở Philippines phun trào.

Sự kinh ngạc đầu tiên là người ta nghĩ đó chỉ là một ngọn núi bình thường chứ không phải núi lửa.

Trong thực tế, áp lực tích lũy qua nhiều thế kỷ bên dưới ngọn núi lửa đang say ngủ đã gây ra đợt phun trào lớn thứ hai trong Thế kỷ 20, phun ra lượng tro trắng và khí sulphate lên tận tầng bình lưu - cách bề mặt Trái Đất 10km trên cao.

Khoảng 15-17 triệu tấn nguyên liệu núi lửa này trải dài thành một lớp khói mù che phủ gần như cả địa cầu.

Trong 15 tháng tiếp theo, các nhà khoa học phát hiện ra điều kinh ngạc thứ hai: đám mây phân tử này đã tạo ra một bức màn chắn bảo vệ Trái Đất khỏi mặt trời, khúc xạ hầu hết các loại tia từ mặt trời ngược trở lại không gian.

Kết quả là, nhiệt độ trung bình toàn cầu trong năm đó giảm 0,6 độ C.

Với một số nhà khoa học, điều này gợi mở một khả năng thú vị: Liệu ta có thể chủ đích thực hiện điều tương tự, tạo ra các đám mây nhân tạo để làm giảm tình trạng Trái Đất nóng lên?

Trong thực tế, ta đã biết là cần phải làm những gì để giảm bớt mức độ biến đổi khí hậu do con người gây nên: nhanh chóng giảm khí thải hiệu ứng nhà kính, thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng các loại năng lượng tái tạo.

Theo báo cáo từ Cơ quan Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC), thế giới chỉ có 12 năm để cắt giảm lượng khí thải xuống còn một nửa, và có 32 năm (đến năm 2050) để đưa lượng khí thải ròng xuống còn bằng 0.

Tuy nhiên, không những chúng ta còn cách rất xa với mức yêu cầu giảm khí thải, các con số gần đây nhất cho thấy lượng khí thải CO2 thực ra đang tăng lên.

"Hơn bao giờ hết, giờ đây các quốc gia buộc phải có hành động khẩn cấp không tiền khoáng lệ," bản phúc trình hồi tháng 11 về tình trạng khí thải của Liên Hiệp Quốc viết.

Một số người cho rằng dùng mây nhân tạo để khúc xạ các tia chiếu từ mặt trời có thể được cân nhắc như một giải pháp quan trọng.

Hiện thời, khoảng 30% các tia chiếu từ mặt trời đến Trái Đất bị khúc xạ ngược lại vào không gian do bề mặt băng trắng, chủ yếu tập trung ở các địa cực.

Băng trên biển tạo khúc xạ ánh mặt trời tốt hơn bất cứ bề mặt tự nhiên nào mà con người biết đến, đẩy đi khoảng 90%.

Trong khi đó, phần bề mặt đại dương sẫm màu chỉ khúc xạ khoảng 6% ánh sáng mặt trời và hấp thụ đến 94%.

Với tình trạng băng ở Bắc cực đang tan nhanh, thì việc bề mặt băng bị thay thế bởi bề mặt đại dương rất có thể sẽ khiến Trái Đất nóng lên nhanh hơn. Trừ phi, ta tìm ra bề mặt trắng khác để đảm nhận chức năng khúc xạ thay cho lớp băng ở Bắc cực.

Vụ núi lửa Pinatubo phun trào khiến nhiệt độ trung bình toàn cầu năm 1991 giảm xuống 0,6 độ C

Từ vụ núi nửa Pinatubo, có rất nhiều đề xuất thực hiện bề mặt phản chiếu nhân tạo, như phóng gương vào không gian lên quỹ đạo quanh Trái Đất, xây dựng máy làm đá ở Bắc cực chạy bằng năng lượng gió, hay làm tán xạ ánh sáng bằng hàng nghìn tỷ hạt silica. Peru thậm chí còn sơn các đỉnh núi thành màu trắng để thay thế bề mặt băng tan dần.

Tuy nhiên, các đám mây vốn tự nhiên khúc xạ ánh sáng mặt trời (đó là lý do vì sao Sao Kim - một hành tinh có mây vĩnh cửu bao phủ - lại tỏa sáng đến vậy trên bầu trời đêm của ta).

Tẩy trắng mây trên các đại dương

Các đám mây tầng tích trên biển thì đặc biệt quan trọng, bao phủ khoảng 20% bề mặt Trái Đất và khúc xạ khoảng 30% tổng lượng phóng xạ đến từ mặt trời.

Mây tầng tích cũng trực tiếp làm giảm nhiệt độ bề mặt đại dương bên dưới.

Đề xuất 'tẩy trắng' các đám mây này - hay còn gọi là "làm trắng mây trên đại dương" - là một trong những dự án nghiêm túc nhất hiện đang được nhiều bên xem xét, trong đó có cả ủy ban "địa kỹ thuật năng lượng mặt trời" mới thuộc Học viện Quốc gia Hoa Kỳ về Khoa học, Kỹ thuật và Y tế.

Stephen Salter, giáo sư danh dự tại Đại học Edinburgh, là một trong những tiếng nói đi đầu trong phong trào này.

Vào thập niên 1970, khi Salter đang làm việc về năng lượng sóng và thủy triều, ông biết qua nhiều nghiên cứu xem xét dấu vết ô nhiễm mà tàu thuyền để lại.

Cũng tương tự như dấu tích máy bay bay qua lại trên bầu trời, hình ảnh vệ tinh cho thấy tàu bè khi hoạt động trên biển cũng để lại dấu tích tương tự vào tầng không khí phía trên mặt biển - và nghiên cứu tiết lộ rằng những dấu tích này cũng làm sáng màu các đám mây ở nơi đó hơn.

Các phân tử ô nhiễm tạo nên "hạt nhân ngưng tụ" để hơi nước bốc lên sẽ bám vào xung quanh (nếu không có các phân tử này, hơi nước sẽ rất khó ngưng tụ trong môi trường không khí sạch trên biển).

Vì các hạt phân tử ô nhiễm này nhỏ hơn phân tử tự nhiên, chúng tạo ra những hạt nước nhỏ hơn, và do các hạt nước nhỏ hơn, chúng trắng hơn và phản chiếu tốt hơn.

Vào năm 1990, nhà khoa học về khí quyển John Latham đề xuất thử nghiệm điều này với các hạt phân tử tự nhiên ôn hoà, chẳng hạn nhẹ hơn như muối biển. Bởi ông cần một kỹ sư thiết kế hệ thống phun xịt, ông đã liên hệ với Stephen Salter.

"Tôi không hoàn toàn nhận ra việc này sẽ khó đến mức nào," Salter giờ đây thừa nhận.

Chẳng hạn, nước biển có xu hướng làm nghẽn hay ăn mòn vòi xịt, đó là chưa tính đến việc rất khó làm ra vòi phun xịt ra được phân tử nhỏ xuống tới kích thước chỉ có 0,8 micron. Đó là còn chưa đề cập đến khó khăn trong việc mô hình hóa hiệu ứng thời tiết và khí hậu.

Nhưng với thiết kế mới nhất, mà ông tin rằng đã sẵn sàng để được chế tạo, thì một tàu cánh ngầm không người lái, do máy tính điều khiển và chạy bằng năng lượng gió, sẽ bơm một đám sương mờ nước biển cực mịn lên lớp mây.

"Xịt khoảng 10 mét khối mỗi giây có thể làm đảo ngược toàn bộ thiệt hại [vì Trái Đất nóng lên] mà chúng ta đã gây ra cho thế giới tính đến ngày nay," Salter khẳng định.

Ông cũng cho biết chi phí để làm việc này có thể thấp hơn chi phí tổ chức Hội thảo Thường niên về Khí hậu của Liên Hiệp Quốc - tốn khoảng 100 đến 200 triệu đô la Mỹ mỗi năm.

Salter tính toán rằng một đội 300 tàu tự động của ông có thể làm giảm nhiệt độ toàn cầu đến 1,5 độ C.

Ông cũng tin rằng những đội tàu nhỏ hơn có thể được điều đến để chống lại những hiện tượng thời tiết khắc nghiệt trong vùng.

Mùa bão nhiệt đới và hiện tượng El Niño, vốn trở nên cuồng nộ hơn do nhiệt độ ở vùng biển ngoài khơi xa, giờ đây có thể bị kiểm soát nhờ vào hệ thống làm mát, kết quả của việc tẩy trắng các đám mây trên biển.

Một luận văn tiến sỹ ở Đại học Leeds năm 2012 cho rằng việc làm sáng các đám mây có thể "giảm nhiệt độ trên bề mặt biển trong thời gian cao điểm của mùa lốc xoáy nhiệt đới… [làm giảm] năng lượng gây tình trạng đối lưu và có thể làm giảm cường độ của bão."

Salter tự tin cho rằng 160 chiếc tàu của ông có thể "kiểm soát một sự kiện El Niño, và khoảng vài trăm tàu [sẽ] chặn được các trận bão nhiệt đới".

Ông nói rằng cách làm tương tự cũng có thể thực hiện được để bảo vệ những rặng san hô lớn như Great Barrier Reef, và thậm chí làm giảm nhiệt độ vùng cực để băng trên biển hình thành trở lại.

Lợi bất cập hại?

Vậy, có vấn đề gì khúc mắc không? Vâng, quả thực có một vấn đề rất lớn.

Tác dụng phụ có thể phát sinh từ địa kỹ thuật năng lượng mặt trời ở quy mô cần có để đủ sức làm chậm các cơn bão hoặc giảm nhiệt độ toàn cầu vẫn là điều chưa được hiểu rõ.

Theo một số thuyết thì việc này có thể gây ra hạn hán, lụt lội và mùa màng thất bát nghiêm trọng; thậm chí một số người lo ngại công nghệ có thể trở thành vũ khí (trong Chiến tranh Việt Nam, quân lực Hoa Kỳ cho hàng ngàn phi đội "tạo mây" nhằm làm lụt đường tiếp tế của đối phương).

Một quan ngại lớn khác là địa kỹ thuật có thể sẽ được đưa ra như cái cớ để làm chậm lại quá trình giảm khí thải, nghĩa là mức độ CO2 tiếp tục tăng lên và đại dương sẽ tiếp tục bị axit hóa - điều này, tất nhiên sẽ đem lại vấn đề nghiêm trọng.

Stephen Salter tin rằng đội 300 tàu không người lái có thể làm giảm nhiệt độ toàn cầu xuống 1,5 độ C

Một nhóm nghiên cứu cạnh tranh của Hoa Kỳ - Dự án MCB - thì làm việc không ăn ý bằng nhóm của Salter.

Kelly Wanser là giám đốc quản trị dự án MCB, làm việc tại Thung lũng Silicon Valley.

Khi bắt đầu vào năm 2010 với khoản tài trợ khởi đầu là từ Quỹ Gates, dự án đã gặp phải những phản đối dữ dội.

Các bài báo nói về "những kẻ đồng lõa bẻ cong mây" và cảnh báo tiềm năng xảy ra "hành động đơn phương về địa kỹ thuật". Kể từ đó, Wanser không xuất hiện nhiều trước công chúng.

Nhóm nghiên cứu của bà đưa ra mẫu thiết kế tương tự như máy tạo tuyết thương mại cho những khu nghỉ dưỡng trượt tuyết, nhưng có khả năng phun "phân tử với kích cỡ nhỏ hơn mười ngàn lần [so với tuyết]… với ba nghìn tỷ phân tử mỗi giây".

Dự án MCB hy vọng sẽ tiến hành thử nghiệm ở gần Vịnh Monterey, California, nơi các đám mây tầng tích trên biển bay vào bờ. Họ sẽ bắt đầu với một đám mây để theo dõi hiệu ứng của nó.

"Một trong những điểm mạnh của làm sáng mây trên biển là việc này có thể tăng quy mô dần dần," Wanser cho biết.

"Bạn có thể nắm bắt được khá tốt liệu có nên hay không, và nên tẩy sáng mây bằng cách nào, mà không cần phải thực hiện những việc gây ảnh hưởng tới khí hậu hay thời tiết."

Wanser cho biết nỗ lực nghiên cứu từng bước tương tự như thế này sẽ có thể kéo dài ít nhất một thập niên. Thế nhưng do những tranh cãi mà dự án gây ra, việc này thậm chí vẫn chưa được bắt đầu. Chưa có đám mây nào được giới nghiên cứu làm sáng có chủ đích - mặc dù các tàu chở hàng vẫn thực hiện việc này vô tình, với những phân tử bụi bẩn mà các tàu xả ra mỗi ngày.

Tuy nhiên điều nguy hiểm là địa kỹ thuật mặt trời cuối cùng sẽ được cân nhắc như giải pháp cuối cùng, khi chưa có nghiên cứu ban đầu nhằm hiểu được các tác dụng phụ.

"Có những rủi ro là việc này sẽ làm nhiệt độ tăng lên cao hơn trong lúc bạn đang nỗ lực tìm cách giảm nó xuống," bà cho biết.

"Bạn càng phải đưa nhiều phân tử hơn, thì khả năng xảy ra tác dụng phụ càng mạnh hơn và nguy cơ càng lớn… nghiên cứu này cần thời gian, và vào thời điểm này, chúng tôi thậm chí không thể cho bạn biết chúng tôi có thể chế một máy phun xịt có thể đưa các phân tử lên mây."

Núi lửa giả

Có một cách tiếp cận khác có thể giúp kiểm soát mức phóng xạ mặt trời, đó là chia sẻ lợi ích và rủi ro đồng đều khắp toàn cầu.

Tán xạ soi khí ở tầng bình lưu (SAS) cũng tương tự như Núi Pinatubo: thay vì xịt các hạt aerosol vào tầng khí quyển thấp hơn, ta có thể phát tán chúng ở độ cao 10km bên trên các đám mây.

Những hạt treo lơ lửng, gần như là tạo thành một bức màn cố định - quá mỏng để ta đến mức không thể thấy từ mặt đất - sẽ khúc xạ một phần tia sáng mặt trời ngược trở lại không gian.

Mô hình từ máy tính do Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển của Hoa Kỳ năm 2017 đã cho thấy với mỗi teragram các hạt (bằng một nghìn tỷ gram - gần bằng khối lượng của Cầu Cổng Vàng) được bơm vào khí quyển, nhiệt độ trung bình toàn cầu có thể giảm xuống 0,2 độ C.

Một lần nữa, chúng ta vẫn chưa biết đến hệ quả có thể xảy ra: không rõ tác động của chiến lược này sẽ gây ra với hệ thống thời tiết bên dưới, hay ảnh hưởng ra sao tới tầng ozone trực tiếp ngay bên trên đó.

Khác với đám mây được làm sáng trên biển, có thể tồn tại trong ba ngày, một tầng bình lưu nhân tạo có thể lơ lửng - giống như khi núi Pinatubo phun trào - đến hai năm.

Thậm chí thay đổi nhỏ tới hệ thống thời tiết cũng có thể gây ra hậu quả không lường trước, và một số nhà khoa học lo ngại rằng kỹ thuật về mặt trời sẽ dẫn tới hạn hán hay lụt lội

Chương trình Nghiên cứu Địa Kỹ thuật Mặt trời của Đại học Havard đang chủ trì việc nghiên cứu tán xạ trên tầng bình lưu (SAS).

Elizabeth Burns, giám đốc chương trình nói với tôi rằng "địa kỹ thuật mặt trời có thể chỉ là cách bổ sung tiềm năng trong việc giảm phát thải. Nó không thể thay thế những nỗ lực đó."

Đây không phải là cách "vá lỗi nhanh", bà nói. "Chúng ta thực sự cần phải giảm phát thải tới mức bằng zero nếu ta muốn giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu."

Tính khả thi không cao

Trong khi Warner vất vả để có được một vòi xịt từ mặt đất, các nhà nghiên cứu ở Havard, do David Keith dẫn đầu - lại chưa từng đẩy được một gram hạt phân tử nào lên được tới tầng bình lưu, chứ đừng nói đến một teragram.

Đề xuất nghiên cứu hiện thời của chương trình có tên là "SCoPEx" định sẽ đưa một kilogram (nặng bằng một gói đường) chất calcium carbonate lên bằng khinh khí cầu thời tiết, bay lên nơi nào đó trong địa phận Hoa Kỳ, để phân tích phản ứng hoa học.

Nhưng thậm chí việc này cũng rất gây tranh cãi.

Khi một nhóm ở Cambridge, Anh Quốc thử một thí nghiệm tương tự vào năm 2012, thí nghiệm đã bị hủy vào phút chót vì bị chỉ trích từ các nhóm trong đó có nhóm Friends of the Earth (Bạn hữu của Trái Đất).

"Một trong những điều cấm kỵ lớn nhất quanh công nghệ này là nỗi sợ, vốn là nỗi sợ rất thực, rằng bên được hưởng lợi từ việc thế giới giảm bớt mức độ chuyển dịch sang hệ thống năng lượng không xả carbon lại chính là những đối tượng có quyền lợi gắn với nhiên liệu hóa thạch và các ngành có liên quan tới việc chế biến các nhiên liệu hoá thạch," Burns giải thích.

Trong số những người giữ quan điểm này gồm có cả Al Gore, người từng mô tả địa kỹ thuật mặt trời là "điên khùng" và cáo buộc các nhà khoa học làm việc trong mảng này là "ngạo mạn".

Tháng 10 này, để thách thức bản phúc trình của Ủy ban Học thuật Quốc gia Hoa Kỳ, một tuyên ngôn chống địa kỹ thuật đã được 100 tổ chức xã hội và các nhóm dân cư bản địa ký, kêu gọi cấm tất cả thử nghiệm địa kỹ thuật vì "rủi ro mà địa kỹ thuật có thể gây ra cho đa dạng sinh học, môi trường và sinh cảnh."

Điều gây ngạc nhiên là Burns tỏ ra rất đồng cảm với quan điểm này.

"Triển khai địa kỹ thuật mặt trời có thể sẽ nguy hiểm và làm ngừng nỗ lực giảm phát thải - vì nếu khí nhà kính tiếp tục gia tăng, bạn sẽ cần nhiều và nhiều hơn nữa địa kỹ thuật mặt trời mỗi năm để bù lại số đó… cơ bản là đẩy hệ thống của Trái Đất vào sự khó khăn hơn, bằng một phương pháp thử nghiệm chưa từng có trước đó."

Burns so sánh việc này giống với đưa chất morphine vào giữa ca phẫu thuật cứu người; thực hiện địa kỹ thuật mặt trời mà không giảm phát thải cũng giống như đưa morphine vào mà không tiếp tục ca phẫu thuật.

Burns không mấy đồng ý với cáo buộc theo đó nói nghiên cứu trên được tài trợ bởi các tỷ phú và những đại gia trong ngành năng lượng hóa thạch.

Các biện pháp truyền thống

Có rất nhiều cách được ưa chuộng hơn địa kỹ thuật mặt trời trong việc làm giảm bớt mức độ biến đổi khí hậu.

Trồng cây - tái tạo rừng - là một phương pháp truyền thống thân thiện và có hiệu quả đã được chứng minh trong việc đưa khí carbon ra khỏi bầu khí quyển.

Quá trình chuyển đổi nhanh từ năng lượng hóa thạch sang năng lượng tái tạo sẽ giải quyết nguồn phát thải.

Thế nhưng vấn đề ở đây là cả hai giải pháp trên đều đang xảy ra không đủ nhanh.

Có lẽ chính phủ các nước cần phải bị liệu pháp 'gây sốc' bằng việc đề xuất áp dụng kỹ thuật địa mặt trời, để họ cảm thấy lo sợ tới mức phải đẩy nhanh các biện pháp khác thay vì phải chấp nhận kỹ thuật mới, chưa được nghiên cứu đầy đủ này.

Nếu thế giới nói "không" với địa kỹ thuật mặt trời thì "với tôi là hoàn toàn ổn", Burns nói. "Thành thật mà nói việc này đáng sợ, tôi hy vọng chúng tôi không phải thực hiện nó."

Nhưng bà và các nhà nghiên cứu như Salter và Keith, ít nhất muốn rằng lời khước từ phải dựa trên bằng chứng khoa học.

"Chúng ta đang [đã] can thiệp vào bầu khí quyển bằng cách chưa từng có tiền lệ [bằng nguyên liệu hóa thạch và khí thải CO2]," Burns nói. "Chúng tôi có một thứ có thể xử lý một số triệu chứng, tuy không phải là cách chữa trị… Đây là một chủ đề quan trọng trên toàn cầu mà ta cần phải bắt đầu suy nghĩ về nó."

Tim Smedley