Could Freezing Arctic Sea Ice Combat Climate Change?
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胡佛水坝并非一日建成，GMC Sierra 车系也不是一夜之间造就的。如同每一个美国成就一样，Sierra 1500 重型卡车和电动汽车的诞生源于奉献精神，一种对工程技术精益求精的奉献。这就是美国 250 年来一直所做的。

各位听众，我是瑞秋。我主持《科学速递》已经一年了，因此，我想请大家帮个小忙。我们非常希望得到您对《科学速递》的反馈，以及您希望我们如何改进的建议。

这就是我们推出听众调查的原因。如果您在本月完成调查，您将有资格赢得一些很棒的《科学美国人》周边产品。您可以在 sciencequickly.com/survey 找到调查问卷，我们也会在节目说明中提供链接。如果您能花几分钟时间完成调查，我们将不胜感激。我们保证不会占用您太多时间。再次提醒，您可以在 sciencequickly.com/survey 找到调查问卷。感谢您提前告知您的想法。

这里是《科学美国人·科学速递》，我是瑞秋·费尔特曼。您无需密切关注新闻就能知道气候变化正在导致北极海冰融化，并且明白这是一个巨大的问题。冰反射阳光，这有助于保持寒冷地区寒冷。

天气变暖意味着冰层减少，但冰层减少意味着来自太阳的热量增加，这意味着天气变暖，这意味着冰层减少，海平面持续上升。如果我们能够通过减少温室气体排放来解决这个问题的根源，那就太好了，但我们在这方面并没有取得很大的进展。与此同时，如果我们能够制造更多的冰呢？

这听起来可能很傻，但极地地球工程领域的一些人正在认真尝试这样做。为了获得内幕消息，我把主持棒交给了普利策中心海洋报道研究员阿莱克·卢恩。他是《科学美国人》六月刊一篇关于该主题特稿的作者。今天，他将带我们一起前往北极。我正从加拿大北极群岛的剑桥湾因纽特人村庄乘坐雪地摩托车驶向海冰。

气温是零下 26 摄氏度，相当于华氏零下 15 度。强风使体感温度更低。我的护目镜结冰了，我的拇指在油门上已经麻木了。但这对二月份的剑桥湾来说实际上算是温暖的了。这是 75 年来最温暖的冬天，北极点的温度甚至短暂地超过了冰点。

在我面前，一位当地的因纽特向导正在拖着一辆雪橇，雪橇上载着来自英国公司 Real Ice 的团队成员，前往距离城镇约 7 公里的地方。科学家们说，早在 2030 年代，北极冰盖就可能在夏季开始完全融化，从而导致全球气温上升。Real Ice 希望通过人工冻结更多的海冰来阻止这种情况。

这是几个试图拯救世界冰川、冰盖和海冰的地球工程项目之一。一些科学家认为这是荒谬的，甚至是危险的。但 Real Ice 的联合创始人基安·谢尔温说，我们别无选择，只能尝试。我现在正要开始用 10 英寸的螺旋钻钻孔安装水泵。

基安是威尔士班戈大学的一个学生小组的成员，该小组在观看了一部关于北极融化的电视纪录片后，建造了一台再冰冻机器。2022 年，他与他人共同创立了 Real Ice，试图将其应用于更大规模的项目。剑桥湾外的冰层厚度超过一米。基安用一个长长的电池供电的螺旋钻在冰层上钻了一个洞。

如果您曾经去过冰上钓鱼，您就会见过这种工具。它看起来有点像破墙机，只是末端是一个巨大的旋转螺旋钻而不是凿子。

因纽特向导大卫·卡瓦纳用冰锯加宽了孔的边缘，团队在周围放了一个木箱。基安将一个带有长管的工业泵放入孔中。他将电缆插入电池组，海水开始从软管中流出，在海冰上形成一个明亮的蓝色水池。

在水流不那么强的地方，冰或水的作用几乎像熔岩一样。粘度较高的水流入，冰的形成几乎会立即开始。海冰是从下方开始冻结的，那里的水温刚好低于零摄氏度。但是，一旦形成第一层冰，它就会部分地将水与上面的冷空气隔离开来，冷空气的温度可能低至零下 50 摄氏度。

因此，冰层越厚，生长速度就越慢。Real Ice 试图通过将水抽到海冰顶部来将水带到冷空气中。大约三个小时后，团队回来取出水泵。水池已经凝结成电蓝色冰泥，就像加油站的冰沙一样。所以当我们明天早上回来的时候，这里就已经结冰了。新的海冰？新的海冰。

或者是在海冰上形成一层新的冰层。释放微小颗粒来阻挡阳光可能是最常见的地球工程理念。这也极具争议性，因为它可能会影响天气，例如降雨。在一家美国公司在墨西哥释放装满二氧化硫的气球后，墨西哥禁止了太阳地球工程。

加利福尼亚州的一个城市最近叫停了一个向空中喷洒海盐颗粒的实验。5 月，英国拨款约 7500 万美元用于地球工程研究，成为首批资助该领域户外实验的国家之一。一项实验将发射气球来测试矿物粉尘，这些粉尘将来可能会被释放到大气中以阻挡阳光。

另外两项实验将开发喷嘴来喷洒海盐颗粒，包括可能喷洒到澳大利亚的大堡礁上空。但英国项目中最大的拨款，约 1300 万美元，给了包括 Real Ice 在内的一个研究小组。它还包括荷兰公司 Arctic Reflections，该公司一直在斯瓦尔巴群岛和加拿大纽芬兰测试巨型泵送平台，以加厚海冰。

极地地球工程试验也在其他地方推进。一家美国非营利组织一直在散布微小的白色粘土颗粒，以反射更多阳光，远离冰岛和喜马拉雅山的冰川。

而一个斯堪的纳维亚项目一直在测试大型水下幕帘的材料，试图阻止温水到达南极冰川的底部并使其融化和坍塌。如果有效，像海冰增厚这样的极地地球工程可能会影响整个地球。北极海冰就像一面大镜子。

当海冰覆盖着积雪时，它会将高达 90% 的太阳辐射反射回太空。但海水会吸收 90% 的阳光。冰融化得越多，海水就越暖和。这会使地球变暖，并融化更多的冰。持续全年的厚海冰在过去四十年中减少了约 40%。

如果它在夏季开始完全融化，到 2050 年，全球气温可能会额外上升 0.19 摄氏度。去年冬天，Real Ice 加厚了约 25 万平方米的海冰。在 2027-2028 年冬季，该公司计划加厚 100 平方公里作为示范。

如果成功，该团队希望最终能够扩大规模，防止北极海冰在夏季消失。针对整个北极地区大约一百万平方公里的区域，可能足以帮助防止海冰流失。一方面，这很小，是目前夏季剩余冰量的五分之一。另一方面，这又非常巨大，相当于德克萨斯州和新墨西哥州的面积总和。

Real Ice 表示这是可能的。他们只需要 50 万个水下无人机。Real Ice 一直与意大利的圣塔纳高级研究学院合作开发一种长两米长的自动化无人机。在电脑渲染图中，无人机有一个像折叠刀一样可以展开的管道。管道将被加热，以便它可以从下方融化海冰，然后将水泵到海冰顶部。

Real Ice 希望在年底前测试原型。其理念是，大约 20,000 名技术人员将在陆上和海上平台工作，更换电池，以便 500,000 架无人机能够持续加厚海冰。旧电池必须使用风能或绿色氨或氢气进行充电。这些必须通过船运进来。

因为努纳武特地区电网全部使用柴油。50 万架无人机似乎是一个很大的数字。这是 Real Ice 的联合首席执行官安德里亚·塞科利尼所说的话。

我们每年在全球生产超过 9000 万辆汽车。我们还生产超过 4000 万辆电动自行车。但只有几十个水下无人机曾经在极地冰层下部署过，例如英国价值 130 万美元的“小船麦克船面”。与 Real Ice 提议最接近的方案可能是部署在海洋周围的 3800 个 Argo 浮标。

而这些浮标只需要足够的能量来测量它们随着洋流漂流时的温度和盐度。克雷格·李是华盛顿大学的一位海洋学家，他帮助开发了在极地冰层下运行的低功耗海滑翔机无人机。在我从剑桥湾回来后，我通过视频通话与他进行了交谈。他说，在世界上最恶劣的环境之一中，每天更换成千上万个电池是不可行的。

你需要彻底改变车辆的动力方式。我该如何在任何我们目前使用的电池上实现这一点？他说，保持如此多的遥控无人机的良好运行状况也是不切实际的。目前，向剑桥湾等北极社区运送设备的唯一途径是夏季冰雪融化时通过的船只，或螺旋桨飞机。

这个村庄位于西北航道的中心地带，这是欧洲和亚洲之间臭名昭著的海上航线，水手们花了 400 年时间才成功地航行通过。当我降落在单间机场时，我首先看到的是一只填充的麝牛（看起来像一头毛茸茸的黑色皮毛的野牛）和一块关于约翰·富兰克林 1845 年探险队悲惨命运的牌匾。

富兰克林的两名船长之一确信他们可以在不到一年的时间内通过这条航道。相反，他们的船只在向剑桥湾方向涌动的极地冰层中被困了一年半。船员们放弃了船只，最终所有 129 人都死于寒冷、饥饿或疾病。一些人甚至采取了食人行为。

随着海冰增厚，Real Ice 也正在进入未知领域。我想知道，被遗弃的制冰无人机是否有一天会加入富兰克林的船只，沉入航道的底部。第一个大问题是盐。当海水结冰时，其中的盐会被排出，并在冰的表面形成卤水池。盐会降低冰的熔点，这就是为什么卡车在冬天会在道路上撒盐的原因。

如果抽取海水意味着在夏季有更多的盐分残留在冰上，这可能会加速融化，并使冰层增厚变得毫无意义。到目前为止，这种情况似乎并没有发生。在冰面上，与基安共同创立 Real Ice 的伦敦软件企业家西蒙·伍兹将一个长长的红色桶连接到钻头上，并钻入冰层。

他取出一根和他手臂一样长、一样粗的冰芯，并将其举到低矮的太阳下。你能看到它们吗？是的，冰里那些细小的线条。是的，那些是卤水通道。卤水似乎正在侵蚀冰层，将盐分送回海洋。雪是另一个不确定因素。Real Ice 抽取的水淹没了覆盖海冰的结壳状积雪，使其冻结成固体。

您是否曾经想过因纽特人是如何住在冰屋里的？这是因为雪实际上是一种非常好的绝缘体。西蒙钻穿冰层，放下一个带有可展开黄铜臂的卷尺来测量冰层的厚度。通过抽水和冻结积雪，团队增加了 20 到 30 厘米的冰层。

但这还不是故事的结尾。我们希望在本季晚些时候看到的是，暴露表面以减少积雪覆盖意味着它绝缘性较差，提高了整个堆叠的导电性，因此我们可以从下方获得冰的生长。这是这个过程真正有效的部分。同时，雪比冰更像镜子。裸露的冰反射回太空的太阳辐射大约是积雪覆盖的冰的一半。

Real Ice 需要积雪在春季再次堆积，否则该公司的流程可能会增加融化速度。生活在冰上的动物也需要积雪回来。阿拉斯加大学费尔班克斯分校的海洋生物学家布兰登·凯利曾担任奥巴马政府的极地科学顾问。

现在，他正在就 Real Ice 的计划可能对生态系统造成的影响向 Real Ice 提供建议。我和布兰登一起沿着一条低矮的山脊行走，那里有两块巨大的冰块正在相互挤压。我们看到了一块黄色的积雪。你知道这意味着什么。几米远的地方是一堆干绿色的粪便。然后我们来到一个在雪地里挖的小坑。这些是北极狐的痕迹，它是我们大多数人所知的红狐的蓬松白色近亲。

狐狸进来，做了标记并挖了洞。它认为那里有什么东西。那东西可能是一只环斑海豹。这些动物在雪堆下挖洞，以保护它们毛茸茸的白色幼崽免受捕食者的侵害。海豹妈妈在潜水捕鱼和甲壳类动物时，会把幼崽留在洞穴里。北极狐和北极熊经常试图挖出幼崽来吃。

布兰登试图了解淹没积雪以加厚海冰会如何影响海豹的繁殖。分娩要到四月才会发生。所以问题只是，如果你来到一个地区，比如说在二月份把它淹没，那么到分娩时是否会有足够的积雪再次堆积，以保持它们的层次？狐狸和北极熊也挖雪穴，因此如果积雪堆积不足，它们也可能会受到影响。

但考虑到它们赖以生存的海冰正在融化，另一种选择看起来也不乐观。北极的变暖速度大约是地球整体的四倍。我和我的同事们做了一些建模，

并预测到本世纪末，北极约 70% 的适宜栖息地（就积雪覆盖而言）将消失。因此，栖息地将大量丧失。剑桥湾的因纽特居民也依靠海冰生存。这里没有公路，只有冰。人们依靠它去狩猎和捕鱼。他们吃的食物中只有大约三分之一是从商店购买的。

当夏季冰雪消退时，因纽特人捕捞从湖泊和溪流进入海湾的北极红点鲑。当秋季冰雪回归时，他们猎捕在一年一度迁徙中穿越冰层的驯鹿。他们还猎捕环斑海豹和麝牛。一些因纽特居民认为加厚海冰可以改善狩猎条件。其他人则不那么确定。

在工作日下午，社区成员聚集在高中图书馆的遗产中心缝制皮靴和手套，并说当地语言。我来这里喝茶，并询问有关加厚海冰的问题。用因纽特语怎么说海冰？秋季海冰形成的时间越来越晚，这意味着当地人必须等待更长时间才能开始狩猎食物。

一些人甚至在雪地摩托车上掉进了冰窟窿。数百只驯鹿也掉进了冰窟窿。冰层流失使当地鹿群减少了 90%。这对剑桥湾来说是一件大事。看到冰，真的很重要，因为

我们必须到达目的地才能获得陆地上的食物来源。这是大卫·哈纳克所说的话，他是一位猎人，偶尔也为 Real Ice 当向导。我们当时正在吃一块块的糖渍北极红点鲑，它的颜色像鲑鱼一样，味道又甜又烟熏。他希望加厚海冰有一天能够帮助恢复剑桥湾周围的狩猎和捕鱼活动。我会说，是的，这是一个好主意

把水从海洋中取出，直接放在冰的上面，让它越来越厚。但这里的一些长者对此表示怀疑。阿妮·阿提库亚克于 1940 年出生在海冰上的冰屋里。

通过翻译，她提出了关于潜在后果的问题。他们也有复杂的心情。他们也是。Real Ice 不确定它将在哪里尝试进行其 100 平方公里的示范。但如果是在剑桥湾附近的直布罗陀海峡，阿妮说她会担心水下无人机扰乱野生动物。

如果他们在水下开始这样做，我们将得不到更多的鱼、海豹、……因纽特活动家指责其他地球工程项目具有殖民主义思想。阿拉斯加的因纽皮亚特人说，在一个湖泊上散布微小二氧化硅珠的实地试验未能获得他们的自由、事先和知情的同意。因纽特环极理事会的国际主席萨拉·奥尔斯维格，

公开反对在她家乡格陵兰岛进行拟议的海底幕帘试验。我会说，当有人以原住民的身份接近北极和我们的家园，并说，我们需要你们的土地，是为了更大的利益。这正是我们被殖民时发生的事情。

她说，地球工程存在于法律灰色地带，需要得到更好的监管。Real Ice 获得了地区因纽特政府和剑桥湾猎人与诱捕者组织的许可。该公司表示，它将进行环境和社会影响评估，

以确保其计划中的更大规模的示范不会造成其他重大损害。假设 Real Ice 继续扩大规模并实现其加厚 100 万平方公里海冰的梦想。如果这些冰可以多保存一个月，该公司表示，这将与在 20 年内从大气中去除 9.3 亿公吨二氧化碳一样，能够冷却地球。这听起来很多，

但人类每八天就会排放这么多二氧化碳。换句话说，如果我们不开始减少排放，加厚海冰就没有多大意义。Real Ice 的联合首席执行官安德里亚称这是一种创可贴，可以让人类有时间真正治愈地球。下一个问题是：谁来为此买单？

Real Ice 的董事们已承诺投入 500 万美元用于研究，加上英国政府提供的 1300 万美元的一部分。但加厚 100 万平方公里的冰每年估计需要 100 亿美元。Real Ice 希望最终能够从政府那里获得更多资金，就像拯救雨林的亚马逊基金一样，尽管亚马逊基金只筹集了大约 7.8 亿美元。

因此，该公司还希望出售冷却信用额度，这是一种碳补偿。希望实现净零目标的公司将向 Real Ice 付款，以代表他们进行一定量的地球冷却。批评人士表示，所有这些资金最好用于脱碳工作，例如投资太阳能和风能。

在一篇预印本期刊文章中，42 位顶尖冰川学家认为，加厚海冰和其他极地地球工程技术是不可行且危险的。科学家们表示，这些方法可能会损害生态系统，并削弱我们解决气候变化的紧迫感。海洋生物学家布兰登担心，地球工程可能会成为继续维持现状的借口。

即使我们掌握了正确的技术和科学，我们能否达成社会契约，建立正确的社会治理？这真的很难想象，你知道，我们不会被劫持。但他更担心的是他说我们已经在做的地球工程，即向大气中排放数十亿吨二氧化碳。

在乐观的情况下，为了使加厚海冰对地球产生积极影响，许多事情必须同时发生。规模、可行性、工程、对生物群的影响和及时性等所有问题。但我认为，作为一个星球，我们有点绝望了。即使我们明天停止排放二氧化碳……

一些研究表明，拯救夏季海冰可能为时已晚。这就是 Real Ice 表示，至少我们需要看看加厚海冰是否有效的原因。如果它实际上能够重新冻结北极。这就是今天的“星期五迷恋”节目的全部内容。我们将在星期一与我们的科学新闻综述节目再次见面。如果您还没有这样做，请不要忘记填写我们的听众调查问卷。您可以在 sciencequickly.com/survey 找到它。

《科学速递》由我瑞秋·费尔特曼制作，以及丰达·姆旺吉、凯尔索·哈珀、奈玛·马西和杰夫·达尔维西奥。本集由阿莱克·卢恩报道和联合主持，由亚历克斯·苏吉哈拉编辑。莎娜·波西斯和亚伦·沙塔克负责节目的事实核查。我们的主题音乐由多米尼克·史密斯创作。订阅《科学美国人》，获取更多最新和深入的科学新闻。这里是《科学美国人》，我是瑞秋·费尔特曼。祝您周末愉快！♪