阿曼的岩石如何拯救地球

科學家發現，全球暖化的解藥可能藏在阿拉伯半島的荒原裡。但太多的假設和未知數橫亙在前，阿曼的岩石是否來得及搶救地球？

阿曼・伊博拉——在阿拉伯半島這一角的旱燥遼原裡，山羊和偶經的駱駝漫步著，朝四方看去，岩石幾乎構成了一切所見的背景。

但荒涼的地表岩石和崎嶇的山脊不僅僅是景觀而已。這些岩石之中，有些正辛勤工作著，與大氣中的二氧化碳發生自然反應，將其轉化成石頭。

雪白的碳酸鹽礦脈穿越暗色石板，就像脂肪構成了牛排的大理石紋。碳酸鹽中包裹著卵石和鵝卵石，將普通的砂石變成了天然的馬賽克圖形。

甚至，穿過岩石而湧上的泉水灘都會和二氧化碳產生反應，製造出狀似冰雪的碳酸鹽層，要是破裂了，幾天內又會重新形成。

科學家們表示，如果這種叫作碳礦化（carbon mineralization）的自然過程能加以利用、提升效能，並大規模且平價地採用（誠然有些「如果」確實不易實現），可能有助於對抗氣候變遷。人類自從工業化時代之始就不斷排放吸熱的二氧化碳至大氣中，能夠「捉碳」的岩石或能夠移除這數十億噸的部分二氧化碳。

透過將二氧化碳轉化成石頭，來自阿曼、或世界上其他一定數量地質構造相似地區的岩石，能夠確保這種氣體永遠不會進入大氣。

「固態的碳酸鹽礦物跑不掉，」哥倫比亞大學拉蒙特－多爾蒂地球觀測站（Lamont-Doherty Earth Observatory）的地質學家彼得・B・凱勒曼（Peter B. Kelemen）表示。他已經在此研究這些岩石超過二十年。

捕捉並儲存二氧化碳的想法正引起人們愈來愈多的興趣。跨政府組織政府間氣候變化專門委員會（The Intergovernmental Panel on Climate Change）表示，善用此類科技對於控制全球暖化十分重要。但此概念幾乎並未廣泛流行：全世界僅有不到20個大規模計畫正在執行，而這些計畫都是在發電廠或其他工業過程燃燒化石燃料之時移除二氧化碳，將其以氣體的型態儲存在地下。

凱勒曼和其他人的想法是移除空氣中已經存在的二氧化碳，藉以阻止或逆轉大氣中二氧化碳濃度逐漸上升。眾所皆知，直接空氣採集法（direct-air capture）有時經敘述為地球工程（意為對於氣候的刻意操縱）的一種作法，儘管這個術語更常用來形容透過反射更多陽光使其無法照射到地球、並藉以減緩暖化的概念。

儘管許多研究人員都反駁直接空氣採集法，認為其在物流或經濟層面上都不切實際，特別是因為要移除數十億噸氣體才能有所影響，部分人士表示，要是其他對抗全球暖化的努力無效的話，這種方法或許就要納入考慮。

一些研究人員和公司已經製造出能將二氧化碳從空氣中抽出的機器，產量相對較少。但採用使用岩石的自然捕捉過程並增強之的技術更不成熟。

「這種工序感覺還像是最新興的話題，」加州柏克萊的研究組織碳移除中心（Center for Carbon Removal）執行長諾亞・德赫說道。「你看見了這些火花，但我還沒看到一丁點火勢。」

凱勒曼是世界上研究此一概念相對少數的一名研究人員。在冰島的一座地熱發電廠，經過數年的實驗，一家能源公司正將適量的二氧化碳注入火山岩中使其礦化。荷蘭研究人員建議沿著海岸線散布一種碎石，以捕捉二氧化碳。而加拿大和南非的科學家正在研究如何使用人稱「尾料」的礦業廢棄物來達成同樣的目的。

「很明顯地，我們將不得不從大氣中移除二氧化碳，」加州勞倫斯利佛摩國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）碳管理科技發展的領導人羅傑・安斯（Roger Aines）說道，他過去也與凱勒曼博士等人合作。「且我們將不得不以十億級的規模來做這件事。」

如果有數十億噸的二氧化碳將要變成石頭，在世界上鮮少有地方比阿曼更適合。阿曼是一個具400萬人口的蘇丹國，其經濟基礎是石油和愈來愈盛行的旅遊業。

這裡的碳捕捉岩層主要以一種稱為橄欖岩的岩石組成，近一億年前，一片海洋地殼和下方的地幔層被大地構造作用力推上地表，其中便包含了橄欖岩。風蝕造成了該國北部地區綿延322公里、40公里寬且數公里厚的崎嶇地帶，包括這裡、伊博拉（Ibra）的郊區。伊博拉是一個沙塵飛揚的內陸城市，具五萬人口。即便是阿曼灣（Gulf of Oman）灣岸上繁忙的首都馬斯喀特也有不少橄欖岩，岩上視線能夠眺進蘇丹卡布斯・本・賽義德（Qaboos bin Said）的皇宮。

橄欖岩通常位在地表下的幾公里處。凱勒曼說，當岩石像在這裡一樣接觸空氣或水，它們就像是具有大量化學位能的巨大電池一般。「要和大氣和地表水達成平衡，真的、真的還綽綽有餘。」他說。

這些岩石的分布相當廣泛，凱勒曼表示，如果可能以某種方式充分利用它們，便能夠儲存數百年的碳排放量。更實際點來說，他說，阿曼每年至少可以儲存十億噸二氧化碳（目前每年全球的排放量將近400億噸）。

雖然這裡的岩層很特別，但並不獨特。在北加州、巴布亞新幾內亞和阿爾巴尼亞等地都曾發現類似但規模較小的此類岩層。

1990年代凱勒曼第一次來到阿曼，他當時的研究領域是地殼的岩層和結構，這些逆衝岩便是絕佳的研究地點。他注意到了碳酸鹽礦脈，但以為一定已經存在百萬年之久。

「當時感覺碳礦化速度相當緩慢，不值得我多費心思，」他說。

但在2007年，他取了一些碳酸鹽並測定其年代，幾乎所有碳酸鹽的年代都不超過五萬年，說明了礦化的過程實際上要快得多。

「然後我說，好吧，這還挺酷的，」凱勒曼說道。

從那時開始，除了繼續他的地殼研究，他也花了許多時間研究利用礦化過程的前景——在其他方面，他還學習了一點水的化學知識（流經岩石時水的化學性質的改變），並量測特定地點岩石從空氣中吸收二氧化碳的量。

在這十年的大部分時間裡，他還主持了一項跨國岩石鑽孔行動。這是一項耗資四百萬美元的計畫，僅部分和碳捕捉相關。3月，鑽孔工作接近尾聲，科學家和技術人員將儀器送到深達396公尺深的孔中，以便更完善地辨識岩層的特徵。

這裡的岩石或能捕捉大量的二氧化碳，但其挑戰在於要如何比大自然做得更快，要能大量進行、成本也必須足夠低廉，讓這不只是場白日夢。凱勒曼和他的同事，包括曾參與冰島計畫的英國南安普敦大學研究員傑格・邁特（Juerg Matter），已有些想法。

凱勒曼表示，其中一種可能性是鑽幾口井，將溶解了二氧化碳的水打入其中一口。當水穿過岩層，碳酸鹽便會形成；當它到達另一口井，已經耗盡二氧化碳的水便能抽出。這個過程可以反覆進行。

然而，關於這種方法還有很多的未知數。首先，當水打送進地表下，地底溫度和壓力較高，能讓礦化過程加快速萬倍，或許反而會形成太多碳酸鹽導致水流停滯。「你可能會堵塞一切，而一切就會戛然而止，」凱勒曼說道。

為了加深瞭解，並改善此一過程以及其他因素，需要進行實驗，最後也需要進行試驗計劃。凱勒曼表示，但目前為止，阿曼官員一直不願批准實驗所需的許可證。研究人員可能需要移地進行，例如到加州，當地岩石雖較難觸及，但州政府為了減少碳排放量已經設下了野心勃勃的目標，對於能達成目標的新方式都持開放態度。

凱勒曼和安斯已經針對在加州進行實驗的可能性和當地官員進行初步討論。「我們肯定會是個樂意並熱切幫忙的夥伴，」州政府保育部（Department of Conservation）主任大衛・邦恩（David Bunn）表示。

也許要使用岩石來捕捉二氧化碳，最簡單的方式會是先大量開採，將其研磨成細小顆粒，再灑出去使其接觸空氣。這種材料可以偶爾翻攪，使新鮮的表面暴露在空氣中，或者也能將二氧化碳濃度較高的空氣注入其中，以加速此一過程。

但是，開採和研磨作業所需的規模將相當昂貴，會破壞景觀，更會在過程中產出巨大的二氧化碳排放量。因此，一些研究人員提出了問題：為何不使用因為其他目的而已經開採並磨碎的岩石呢？

這類岩石在世界各地的礦坑中大量存在，也就是廢棄的尾礦。特別是鉑、鎳和鑽石都是從這些具大量碳礦化潛力的岩石中開採出來的。

英屬哥倫比亞大學的研究員格里高利・迪波（Gregory Dipple）研究尾礦已超過十年。他表示，稍早發現的證據表明，廢礦在未經任何人為干預下便在形成碳酸鹽。「很明顯，它從空氣中吸收了二氧化碳，」他表示。

迪波正在和幾家礦業公司合作，研究改進這種自然過程的方式。目標是捕捉到足夠完全抵銷礦坑碳排放的二氧化碳，這些碳排放通常來自卡車和礦場的發電站。

伊芙琳・莫文（Evelyn Mervine）曾和迪波及凱勒曼共事，如今正為全球最大的鑽石公司戴比爾斯（De Beers）工作。她亦正在研究相似的方式，希望在2019年之前能在該公司至少一座礦場實施試驗。

「從科學的角度上來看，我們不認為這會那麼困難或昂貴——我們可以達到碳平衡的，」她說。「而在礦業界中，這樣就相當非凡了。」

「相較全球問題而言，這只是杯水車薪罷了，」莫文表示。「但這也開創了一個非常好的先例。」