Глобальное потепление стремительно сокращает арктический ледяной покров. По прогнозам, одним не самым прекрасным летним днем 2030 года Северный Ледовитый океан останется совсем безо льда.
Таяние создает порочный круг: открытая вода темнее и поглощает больше солнечного тепла, что приводит к дальнейшему нагреву и затрудняет восстановление ледяного покрова. Это побуждает ученых к разработке различных геоинженерных проектов для повторного замерзания воды как в Арктике, так и в Антарктике.
Одно довольно нестандартное решение проблемы тающих льдов предложили в Университете Пёрдью в США, оно описано в статье на сервере препринтов Research Square. Идея состоит в создании в океане центров образования льда из особым образом обработанной древесины.
«Мы выбрали древесину, потому что это природный материал. В океане и так много плавающей древесины, и она вызывает гораздо меньше экологических опасений по сравнению с искусственными материалами», — объясняет инженер-материаловед Тянь Ли с факультета машиностроения Пёрдью.
Для создания прототипа материала, который исследователи назвали «ледяной древесиной» (ice-wood), они взяли кусок американской липы Tilia americana размером 10×10 см и толщиной 1,5 см, вырезали из середины небольшой фрагмент и поместили его на горячую плиту, чтобы одна сторона обуглилась. Основную часть древесины обработали перекисью водорода и нагрели, удалив большую часть лигнина. Затем обе части соединили обратно.
Лигнин придает древесине цвет, поэтому его удаление делает материал белее и повышает отражательную способность. Идея заключается в том, что когда «ледяная древесина» плавает в море, вода поднимается по естественным микроканалам. Солнечный свет нагревает темную, обугленную часть поверхности, испаряя воду, которая затем конденсируется на более холодной белой части.
По словам ученой, высота конструкции и белая поверхность позволяют ей оставаться холоднее воды.
«Дерево по сути всасывает воду снизу и качает ее наверх — к платформе с отрицательной температурой, где начинает намерзать лед», — продолжает Ли.
В эксперименте в пруду с температурой воды около 2 °C верхняя часть плавающей «ледяной древесины» оставалась ниже точки замерзания, даже когда температура окружающего воздуха достигала 7–8 °C.
«Она действует как затравка для льда — мы видим, как лед начинает формироваться с краев и распространяется на другие участки», — говорит Ли.
Ученые смоделировали эффективность их предложения в случае его реализации. По их расчетам, если бы с 2005 по 2022 год ледяная древесина использовалась на побережье и водной глади Арктики, к 2022-му она увеличила бы скорость роста льда на 0,3 см в день и снизила бы температуру поверхности моря примерно на 3 °C по сравнению с реальными показателями.
Конечно, замостить всю Арктику древесиной не представляется возможным, поэтому Ли предлагает ограничиться прибрежными регионами, где коренные народы зависят от льда для рыбной ловли — для ускорения ледообразования зимой и уменьшения таяния летом. Пробной могла бы площадь покрытия до 300 км2, например, полосой вдоль береговой линии шириной около 6,6 метра.
Масштабирование процесса в таких объемах не вызовет трудностей, уверены специалисты: древесина — дешевый материал, процесс удаления лигнина давно отлажен в производстве белой бумаги.
Есть и другие методы восстановления арктического льда, например, закачка морской воды в снег, напомнил Шон Фицджеральд из Кембриджского университета. По его мнению, следует сравнить эффективность разных решений.
Прежде всего, надо устранить причину таяния, уверена профессор Джулиан Строев из Университетского колледжа Лондона: «Мне кажется странным вкладывать столько энергии в подобные идеи, когда мы уже знаем необходимое решение — сокращение выбросов углекислого газа».
