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核子武器的威脅不曾消失,核子武器下還潛藏哪些全球危機?——《Warnings!》

聯經出版_96
・2019/11/30 ・3314字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 610 ・十年級

我們很難精確計算核子冬天理論產生的政治效應,但當時的美國和蘇聯領導人後來承認,它確實協助促使他們採取行動。

雷根是當時的美國總統,他被普遍認為很想與蘇聯開戰。但在讀過有關核子冬天的理論後,雷根與蘇聯領導人戈巴契夫(Mikhail Gorbachev)在冰島會談,並提議撤除核子武器。對核子冬天日益擔心的戈巴契夫原則上同意,但建議兩國先限制部署新武器,然後逐步減少庫存。

在後續幾年,對核子冬天理論的興趣逐漸減弱。冷戰和平落幕。蘇聯及其軍事同盟華沙公約解散。數千枚核子武器在美國和前蘇聯被解體和銷毀。數千枚核子武器從西歐和中歐撤除。一些科學家回顧核子冬天理論表示,它的政治效應被過度渲染。世界繼續運轉,科學家開始專注於臭氧耗竭和溫室氣體現象,即後來世人所知的全球暖化和氣候變遷。

核子冬天的威脅不曾離開

羅伯克繼續關注核子冬天。二〇〇七年他重新計算核子戰爭的效應,利用大量比一九八〇年代所能取得的更精密的全球氣候、大氣和海洋的資料與模擬。他確認核子冬天理論。

核子戰爭的影響絲毫未被誇大,事實上它比初始的預測還嚴重。

核子冬天只需要較少的煙塵被噴發到高層大氣,而且其效應持續的時間將比原本的估計久。因此羅伯克認為,即使美國和俄羅斯擁有的核子彈頭比數十年前少,它們仍遠超過製造全球核子冬天所需的數量。

圖/Pixabay

二〇〇九年,他與歐文.湯研究在不牽涉美國或俄羅斯的情況下,是否可能發生一些類似效應。他們在《科學人》(Scientific American)雜誌發表〈地區性核戰,全球遭殃〉的文章,檢視印度和巴基斯坦發生核子戰爭的假想情況。

他們的模型假設兩國只各使用五十枚核子武器(大小與廣島原子彈相同,以今日標準來看很小)在反價值目標(亦即城市)。他們的模型顯示,燃燒的城市將創造五百萬噸的煙塵,並很快進入高層大氣。

他們發現,這種「區域性戰爭」的氣候和生態效應,將因為散布到中氣層的煙塵以及平流層中臭氧進一步耗竭而遍及全球。氣溫將急遽下降。在各大陸中間的地方如堪薩斯,夏季氣溫將降至零度以下。這些情況大致上將類似十六至十九世紀的「小冰期」,比過去兩千多年任何時期都冷。他們使用新農業模式,預測許多作物將歉收,包括 40% 的中國冬麥、35% 的中國春麥,和 20% 的美國玉米。

饑饉將遍及各地,一切的原因都是使用了不到 0.1% 的世界核子武器。

豐收的盛況將不復存在。圖/Pixabay

不令人訝異的是,羅伯克和歐文.湯的研究成果只引起很小的迴響。羅伯克修改和再度檢驗計算,並發表在同儕審查的期刊《科學》與《自然》。為了通達更廣大的聽眾,他在《赫芬頓郵報》寫文章和學習使用推特。他在一場會議的場邊引起總統科學顧問霍爾德倫(Johne Holdren)的注意。他在《紐約時報》上寫了一篇評論專欄文章。卡斯楚(Fidel Castro)的辦公室打電話給他,要求聽取簡報,因此羅伯克前往哈瓦那,但他未被要求向美國總統做簡報。他未被要求到新德里或伊斯蘭馬巴德說明他的研究。

羅伯克是一位著名的氣象學家和氣候科學家,他不是政治科學家、外交政策專家、武器控制分析師或國家安全顧問。在思考如何降低他已證實的危險時,他著眼於大局。「我們應消除所有核子武器,全部。它們全部都得除掉。」他說。

這個結論和雷根數十年前的結論相同。羅伯克不嘗試得出一些區域性的解決方案以降低印度和巴基斯坦爆發核戰的風險。「全部,所有的核子武器。它們都必須去除。」一些國家安全、外交政策和武器控制專家同意這種看法。包括前國務卿舒茲(George Shultz)和季辛吉(Henry Kissinger)等人都已呼籲禁絕所有核子武器。他們的呼籲大體上也都被忽視。

都沒有人要聽我講話 🙁 。圖/GIPHY

被忽視的卡珊德拉,不能放棄的發聲

年紀約六十五歲上下的羅伯克曾想過退休,但他覺得必須繼續努力。他必須把核子冬天的威脅尚未過去的訊息傳出去。與羅伯克坐在一起時,克拉克可以明顯地感受到他的挫折。「我會很樂於看到有人證明我的計算有錯誤。」他啜飲著咖啡說:「我是說,我們在同儕審查期刊上發表了,其他人也用自己的模型複製了結果。」1

他承認有些變數可能讓影響變得不嚴重一些,如果較少城市被攻擊,如果核戰時有大暴風雨,如果他們對現代次大陸城市發生火風暴的規模和強度估計錯誤。「我們需要撥款來研究海洋和大氣模型。」他說,仔細研究過的大規模火山爆發,特別是一八一五年的坦博拉火山、一八八三年的喀拉喀托火山,和一九九一年的皮納土波火山,都已顯示一次地方性的煙塵噴發到大氣層就能產生全球性氣候效應。

回顧眾人對他的研究興趣缺缺,羅伯克告訴我們:

「沒有人想聽。這個問題太大了。他們只想轉頭不顧,把問題留給別人處理。實在讓我感到沮喪。」

薩根類似卡珊德拉的絕望語氣在屋子裡迴盪,但我們必須問他為什麼不放棄,把問題留給別人。為什麼他覺得去除這個危險是他的使命?

「我的研究撥款來自大眾的錢。如果我發現社會面臨危險,我身為科學家的職責就是警告大眾這種危險。」

雖然羅伯克從未進橢圓形辦公室做簡報,他可能會驚訝地發現二〇一六年坐在辦公室裡的那個人同意他的看法。歐巴馬曾在一場世界領導人討論核子威脅的高峰會上說:

我在布拉格說,達成一個無核武世界的安全與和平不會很快發生,也許我有生之年看不到,但我們已經開始這麼做。美國作為唯一使用過核子武器的國家,有道德義務持續帶頭走在消除它們的道路。儘管如此,一個國家無法單獨實現這個願景,這必須是全世界的工作。我們很清楚未來有艱巨的阻礙,但我認為我們絕不能相信核武擴散無法避免的宿命。即使我們面對許多今日世界現實的挑戰,我們必須繼續努力追求世界應該更好的願景。

美國總統歐巴馬 (Barack Obama)。圖/Pixabay

羅伯克無疑的會呼籲美國總統「先以身作則,減少所有美國的核子武器到也許只有兩百枚,以啟動這個願景」。克拉克問,這樣能否說服印度和巴基斯坦除去它們所有的核武?「我希望如此。」羅伯克回答。

羅伯克和他對區域性核戰可能觸發全球核子冬天的警告,有很高的卡珊德拉係數2這是一個複雜的問題,需要對政治軍事事務、南亞政治、核子武器、農藝學和氣候科學有深廣的了解。要設法消除這個危險,意謂改變印度和巴基斯坦七十年來的敵對關係,更難做到的是,說服世界擁有核子武器的九個國家放棄他們視為安全最後保障的東西。

目前還沒有明顯的可能反應者出現。印度和巴基斯坦的領導人是聽眾嗎?就像一九八〇年代的聽眾是雷根和戈巴契夫?或者聽眾是廣泛的世界社群,儘管今日的世界社群似乎比一九六〇、七〇和八〇年代更不熱中於「禁止炸彈」?雖然科學家大多數是反戰和反核武的支持者,他們似乎仍為資料爭論不休,想看到更多證據。

羅伯克顯然是一位已經證明有能力的氣候科學家和眾所皆知的專家,他是資料導向的研究者,但仍然希望自己有更精確的資料。他尋求同儕的評論、回饋和批評,希望他們能找到推翻他論點的錯誤。不過,在他們找到前,他有強烈的責任心,願意承擔這種以眾人福祉為念的責任。他做的是自己最擅長的事,他寫期刊文章以散播他的訊息,但他似乎仍陷於持續不斷的天人交戰,想知道自己還能做哪些事來警告有關核子冬天的威脅。

圖/聯經出版提供

註解:

  1. 2016年5月10日訪問阿倫.羅伯克。
  2. 〈卡珊德拉係數〉被用以評估已被預測,但尚未獲得足夠關注的未來災難的技術。關於卡珊德拉事件請參考〈先知還是吹牛?預言家所做的災難預言,你相信嗎?——《Warnings!》〉或閱讀本書。

——本文摘自《Warnings!:AI、基因編輯、瘟疫、駭客、暖化……全球災難警告,用科學方法洞悉真相》,2019 年 5 月,聯經出版

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聯經出版_96
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聯經出版公司創立於1974年5月4日,是一個綜合性的出版公司,為聯合報系關係企業之一。 三十多年來已經累積了近六千餘種圖書, 範圍包括人文、社會科學、科技以及小說、藝術、傳記、商業、工具書、保健、旅遊、兒童讀物等。


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推開地獄之門?冰島開挖全球首座「火山岩漿井」,開啟地球科學新篇章!

安比西林_96
・2021/10/20 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

水井、石油井和天然氣井大家都知道,但你有聽過「岩漿井」嗎?最近,冰島著手開挖全球第一座「火山岩漿井」。這似乎是一個瘋狂的主意,滾燙的岩漿可高達攝氏上千度,還可能伴隨著可怕的火山災害。不過這個前所未有的大膽計劃,不僅具備新興可再生能源的巨大潛能,更有望開啓地球科學的新篇章!

冰與火之地——冰島,100% 依靠可再生能源的國家

落在北極圈邊緣的冰島(Iceland),擁有壯闊冰川與絢麗極光,同時也是地球上火山活動最頻繁的地區之一,可謂名副其實的「冰與火的國度」。這座大約 1500 萬年前才因火山活動形成的年輕島嶼,因位在大西洋中洋脊[註1]之上,受到歐亞大陸板塊與北美洲板塊往各自方向的拉扯,而有著 32 個活躍的火山系統,且平均每 4 年就會發生噴發。

圖/wikimedia

除了令人屏息的天然極地美景,冰島更是全球綠能國家中的模範生。得天獨厚的地理條件,讓冰島超過 99% 的電力都是依靠可再生能源,其中 73% 的電力源自水力發電,另 26.8% 則來自地熱能。在可再生能源,尤其是地熱能的開發應用技術上領先世界的冰島,在地發電厰不單是觀光旅游的賣點之一,更吸引了不少國外的投資入駐,以降低企業的碳足跡。

延伸閲讀:利用地球的熱情發電吧:深層地熱發電

通往「地獄」之門,也是推開科學新研究的大門

地熱能開發技術純熟的冰島,在 2009 年的一次鑽探中,卻遇到了意想不到的變故:原本想開挖深達 4500 公尺下的熱水,沒想到卻在 2100 公尺處挖到了一個岩漿庫[註2]!這此的開挖位於冰島北部的 Krafla 火山口附近,一個較小火山口 Víti (冰島語中正是「地獄」之意)邊上。

大量的蒸汽與玻璃從鑽孔中噴湧而出,在鑽探套管報廢之前,還觀測到破紀錄的 900°C 高溫。原先的計劃被迫喊停,但科學家卻從中看到進行地科研究的大好機會。

2009 年時,原先要鑽探地熱井的冰島團隊,卻意外挖到了一口岩漿井。圖/science.org

這起事故,促成了克拉夫拉岩漿試驗臺( Krafla Magma Testbed,簡稱 KMT)研究計劃的誕生。時隔多年籌備,這個備受矚目與期待的計劃,在國際大陸科學鑽探計劃(International Continental Scientific Drilling Program)與多個科研機構的支持資助下,終於於今年展開。這一次,科學家們帶著更堅實的鑽探工具,與明確的鑽研目標,要來敲開通往「地獄」的大門。

「我們曾去過火星,也到過金星,但我們從未觀測過地表下的岩漿。」意大利國家地理物理與火山學的研究主任 Paolo Papale 如是説道。

過去火山學家一直缺乏直接觀測地底岩漿的機會,只能仰賴地震儀、GPS 感測系統和雷達衛星,來推測岩漿的運動。儘管他們可以調查噴發到地表的熔岩,但這些已固化的樣本,早已失去大部分原本所含有的氣體。這些氣體是驅動火山噴發,影響岩漿原始溫度、壓力與成分的關鍵。

自 2009 年與這口岩漿井打交道以來,科學家確認它的脾氣相當溫和,並無噴發的太大風險,加上位處偏僻無人居住之地,因此非常適合進行研究。未來若從 KMT 取得新鮮熱辣的岩漿樣本,將可用來驗證過去科學家對於岩漿的認知是否屬實。

地底下的岩漿,揭開大陸形成的秘密

地球大部分海床,都是由玄武質熔岩[註3]構成,冰島也不例外 。然而組成大陸地殼的花崗岩,卻是由另一種更粘稠、富有二氧化矽的流紋質岩漿而來,而 KMT 岩漿井底下的就是流紋質岩漿。

為什麽構成海床與大陸地殼的熔岩種類有所差異?科學家相信,探究以玄武岩為主要構成的冰島上的流紋質岩漿樣本,將揭秘這個地質科學中很基本,卻未解決的問題。

要長期監測岩漿井的溫度、氣壓、化學成分等參數,實實在在地挑戰人類科技的極限,因為靠近岩漿處的溫度可是超過攝氏一千度。鑽探團隊正測試各種能耐高溫及膨脹的器械,而科學家也在研發各種可抵抗高溫高壓的新型偵測器。

這些研究成果不僅能用於地球科學,有朝一日更可能造福太空探索,如被運用在登陸太陽系中環境最惡劣的金星上。

水手 10 號拍攝的金星,由可見光與紫外光影像疊合而成,可見其表面被一層厚厚的硫酸雲遮蓋。圖/維基百科

一口岩漿井,將成為世界重要的火山學中心

KMT 引領科技的創新,也為冰島的地熱能產業帶來突破的機會。越靠近熾熱的岩漿,利用地熱能發電的效率便會增倍,這麽一來便可減少為了滿足能源需求而開挖的地熱井數量,降低對周圍環境造成的衝擊。光是在 2009 年意外挖掘的這一口岩漿井,就具備可以供應一整個小鎮電力的潛能。

開挖岩漿井時,需要注入大量的水來冷卻與潤滑鑽頭,這個對火山系統進行擾動的過程,也提供科學家一個瞭解火山運動的絕佳觀測機會。進行鑽探後,地震波速度發生的改變,也可透露岩漿流動的範圍。透過探究這些細微的火山運動變化,科學家能更好預測火山的噴發,讓我們能建立更整全的火山預警系統。

「十年後,這裏將可能成為火山學的中心。」冰島地熱研究中心科學主管 Ottó Elíasson 這麽認為。觀察地底下流動的岩漿,就像在瞭解地球的脈動,可以告訴人類更多關於這顆星球的故事,更能帶領我們走向更多科學新的可能性。

註釋

  1. 大西洋中洋脊(Mid – Atlantic Ridge,又稱中大西洋帶),是橫跨大西洋及北冰洋、大部分地區位於海底的山脈。
  2. 岩漿庫(Magma chamber,又稱岩漿房),是地球表面下一至十公里處由熔岩和火山灰氣體形成聚集之處。由於其內的岩漿密度比周圍的母岩來得低,因此會產生使岩漿往上移動的浮力。如果出現可讓岩漿通往地表的管道,便會造成火山噴發。
  3. 玄武岩(basalt),由基性岩漿噴發凝結而成,主要成分是矽鋁酸鈉或矽鋁酸鈣,是一種細粒緻密的黑色火成岩。玄武岩質熔漿被認為源自地球的上部地函。

延伸閱讀

參考資料

  1. Forget oil or water. In Iceland, well diggers seek to tap a volcano’s magma
  2. VisitIceland – Geography of Iceland
  3. VisitIceland – Renewable energy
  4. Magma chamber
  5. Krafla Magma Testbed
  6. Rhyolite
  7. Basalt

安比西林_96
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本職為生態環境領域的可撥煙酒生。 不定時掉落科普文章。 大家一起嗑科科(❍ᴥ❍ʋ)
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