燃燒化石燃料,就像解開了地底封印數千萬年的魔瓶精靈:它在幾世紀內滿足了人類對能源的無盡渴望,卻也帶來酸雨、海洋酸化與全球暖化等一連串意想不到的氣候浩劫。我們今日面臨的並非能源匱乏,而是一場因過度吞噬古老碳資源所引爆的極端氣候危機,人類活動的衝擊甚至可能讓我們直接「跳過」地質史上的下一次冰期。
放出了原本被封印的精靈
雖然煤炭推動了工業革命,石油也帶領我們進入現代科技文明,但人類對這些化石燃料的開發,也帶來一些如今已廣為人知的全球問題。
自十七世紀初以來,人類就熱切挖掘這些埋藏在地下、地球耗費數千萬年才緩慢累積的古老碳資源,並在短短幾世紀內,將一大部分燃燒殆盡。儘管有許多人擔心石油產量可能已達峰值、原油供應將趨於減少,但是地下易於取得的煤炭資源仍然非常充足,以目前的消耗速度,再撐上幾個世紀絕無問題。就這個意義而言,目前我們面臨的並不是另一場能源危機,而是一場氣候危機,是我們過去為了解決能源饑渴而種下的苦果。
燃燒化石燃料所釋放的二氧化碳,在大氣中的含量正在迅速提升,如今已經比工業革命前高出45%。事實上,人類文明目前排放溫室氣體的速度,在至少過去六千六百萬年的地質史上前所未見。或許最接近的自然界類似事件,是第三章〈生物的饋贈〉談過的古新世—始新世極熱事件,當時全球氣溫迅速上升,比現在高出攝氏5度至8度。而人類現在正不遺餘力,把全球氣候一把拽回那個時期。
大氣中存在溫室氣體,本身並非問題。事實上,正是靠著溫室氣體的保溫作用,才讓地表溫度在地球史上能夠維持在冰點以上,進而成為支持複雜生命存在的關鍵。(在第六章〈金屬的世界〉提過,大氧化事件除了創造出人類歷史上長期開採的鐵礦,同時也清除了大氣中的溫室氣體甲烷,引發雪球地球事件。)然而二氧化碳濃度快速上升,正在改變自然界既有的平衡,並影響我們維繫文明的方式。這已經導致海洋酸化加劇,威脅著珊瑚礁,也影響我們賴以生存的漁業。此外,全球氣候暖化也會推動海平面上升、威脅沿海城市,而全球降雨模式的改變,也對農業產生重大影響。
化石燃料會釋放的汙染不只有二氧化碳。前面提過,必須有缺氧的環境,讓生物死亡後,有機成分不至於分解,才能讓碳得以累積,最後轉化成煤炭、石油與天然氣。但同樣的環境也有利於硫化物的生成,因此,現在沼澤裡常有氫硫化物那種獨特的臭雞蛋味。化石燃料燃燒時,會釋放出這些硫化物,與水氣反應後便會形成硫酸。所以,石炭紀煤炭沼澤裡缺氧的土壤,以及白堊紀海底的沉積物,其實也封印著未來的酸雨。
而燃燒化石燃料,就像放出了原本被封印的精靈:雖然能夠滿足人類對於近乎無限能源的渴望,卻也帶著一種惡作劇般的惡意,帶來一連串意想不到的後果。
核融合 — 未來能源解方
我們現在面臨的挑戰,在於如何扭轉工業革命以來的趨勢,再次實現經濟的「脫碳」。本章前面談過,縱觀歷史,透過強化農業與對林木的採伐利用,都提升了人類蒐集太陽能的效率。這些陽光不僅轉化為我們身體所需的營養,也轉化為我們生活所需的原料與燃料,而人類也學會了運用水車與風車,從大自然中獲得機械動力。因應當前碳危機的解方,有一部分正是回到這些古老的方式,但以現代科技加以升級。像是使用太陽能板的農場,就能直接發電;至於水力發電大壩與風力發電機,雖然原理上與原始的水車與風車並無不同,但產能遠遠高出一截。
在人類不斷努力、試圖取得更多能源的過程中,或許下一次的革命將是破解核融合:直接駕馭恆星自身的能量來源。第六章〈金屬的世界〉提過,恆星內部的核融合反應會將氫原子融合成氦,並在過程中釋放巨大能量。如今全球已有多家研究機構取得進展,正準備將實驗性的反應爐,擴大到主流核電廠的規模。核融合的燃料只要從海水中就能取得,而且此類反應爐的運作並不會產生二氧化碳或長效放射性廢物。因此,核融合不僅能提供豐富的能源,還能以乾淨的方式實現。
就這個意義而言,我們等於是完成了一次完整的循環:從最早的農業社會,用農田與砍伐林木取得太陽能,到最後直接在核融合反應爐裡安裝一個微型太陽,直接跳過了那些中介方式。
〔附記:大氣中的二氧化碳,在未來數萬年間,都不會自然恢復到工業革命前的濃度。依循米蘭科維奇循環各項週期疊加的節律,地球原本應該會在大約五萬年後,再次進入冰期;但由於我們已經給大氣帶來了劇烈衝擊,這個冰期幾乎肯定會被跳過。因此,從人類的角度看,目前的全球暖化或許也有一些意外的好處:長期而言,如果都要面臨極端氣候,相較於有幾千公尺厚的冰原輾過北半球,而且氣候嚴寒乾燥、無法讓農業廣泛展開,人類應該比較善於適應較炎熱的世界。〕