在寒冷的冬日，欢迎阳光的温暖。然而，随着人类排放越来越多的温室气体，地球大气层捕获了越来越多的太阳能，并稳步上升地球的温度。扭转这一趋势的一种策略是在阳光到达我们的星球之前拦截一小部分阳光。几十年来，科学家们一直在考虑使用屏幕，物体或尘埃颗粒来阻挡足够的太阳辐射 - 在1%或2%之间 - 以减轻全球变暖的影响。

犹他大学领导的一项研究探讨了使用灰尘遮挡阳光的潜力。他们分析了尘埃颗粒的不同性质，尘埃的数量以及最适合遮蔽地球的轨道。作者发现，将尘埃从地球发射到地球和太阳之间的“拉格朗日点”(L1)的中转站将是最有效的，但需要天文数字的成本和努力。另一种方法是使用月尘。作者认为，从月球发射月球尘埃可能是一种廉价而有效的遮蔽地球的方法。

天文学家团队应用了一种技术来研究遥远恒星周围的行星形成，这是他们通常的研究重点。行星形成是一个混乱的过程，会掀起大量的天文尘埃，这些尘埃可以在主星周围形成环。这些环拦截来自中心恒星的光，并以我们可以在地球上检测到它的方式重新辐射它。发现正在形成新行星的恒星的一种方法是寻找这些尘埃环。

“那是这个想法的种子;如果我们取少量材料并将其放在地球和太阳之间的特殊轨道上并将其分解，我们可以用少量质量阻挡大量阳光，“物理学和天文学教授Ben Bromley说。

“令人惊讶的是，考虑月球尘埃 - 需要超过四十亿年才能产生 - 可能有助于减缓地球温度的上升，这个问题花了我们不到300年的时间产生，”Scott Kenyon说，该研究的合著者来自天体物理中心|哈佛和史密森尼。

该论文于8年2023月<>日星期三发表在《PLOS Climate》杂志上。

投射阴影

盾牌的整体有效性取决于它维持在地球上投下阴影的轨道的能力。该研究的合著者、本科生萨米尔·汗(Sameer Khan)领导了最初的探索，即轨道可以将尘埃保持在足够长的位置以提供足够的阴影。汗的工作证明了将灰尘保持在需要的地方的困难。

“因为我们知道太阳系中主要天体的位置和质量，我们可以简单地使用万有引力定律来跟踪几个不同轨道的模拟遮阳板的位置，”汗说。

有两种情况是有希望的。在第一种情况下，作者将一个太空平台放置在L1拉格朗日点，这是地球和太阳之间引力平衡的最近点。拉格朗日点的物体倾向于沿着两个天体之间的路径停留，这就是为什么詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)位于L2，地球另一侧的拉格朗日点。

在计算机模拟中，研究人员沿着L1轨道拍摄测试粒子，包括地球，太阳，月球和其他太阳系行星的位置，并跟踪粒子散射的位置。作者发现，当精确发射时，尘埃会沿着地球和太阳之间的路径，有效地产生阴影，至少在一段时间内。与13，000磅重的JWST不同，尘埃很容易被太阳系内的太阳风，辐射和重力吹离航线。任何L1平台都需要制造无穷无尽的新尘埃批次，以便在初始喷雾消散后每隔几天就进入轨道。

“让盾牌在L1停留足够长的时间以投下有意义的阴影是相当困难的。不过，这并不奇怪，因为L1是一个不稳定的平衡点。即使是遮阳板轨道上最轻微的偏差也会导致它迅速漂移到位，因此我们的模拟必须非常精确，“汗说。

在第二种情况下，作者将月球尘埃从月球表面射向太阳。他们发现，月球尘埃的固有特性恰到好处，可以有效地作为遮阳板。模拟测试了月球尘埃如何沿着不同的路线散射，直到他们找到针对L1的出色轨迹，作为有效的遮阳板。这些结果是受欢迎的消息，因为从月球发射尘埃所需的能量比从地球发射的能量要少得多。这很重要，因为太阳盾中的尘埃量很大，与地球上大型采矿作业的产量相当。此外，新的遮阳轨迹的发现意味着可能没有必要将月球尘埃运送到L1的单独平台。

只是大胆创新计划?

作者强调，这项研究只是探讨了这种策略的潜在影响，而不是评估这些场景在逻辑上是否可行。

“我们不是气候变化方面的专家，也不是将质量从一个地方转移到另一个地方所需的火箭科学。我们只是在各种轨道上探索不同种类的尘埃，看看这种方法有多有效。我们不想错过这样一个关键问题的游戏规则改变者，“布罗姆利说。

最大的物流挑战之一 - 每隔几天补充一次粉尘流 - 也具有优势。最终，太阳的辐射将尘埃颗粒分散到整个太阳系;遮阳板是暂时的，护盾粒子不会落到地球上。作者保证他们的方法不会像科幻小说“雪国列车”那样创造一个永久寒冷，无法居住的星球。

“我们的战略可能是应对气候变化的一种选择，”布罗姆利说，“如果我们需要更多的时间。