Александра Вице

Търсете този автор в:

ядрена

Индия тества своята ракета Agni-5 през 2013 г., която е способна да носи ядрени бойни глави. Кредит: Pallava Bagla/Corbis чрез Getty

Всичко започва през 2025 г., когато напрежението между Индия и Пакистан ескалира около оспорвания регион Кашмир. Когато терорист атакува обект в Индия, тази страна изпраща танкове, които се търкалят през границата с Пакистан. Като демонстрация на сила срещу нахлуващата армия, Пакистан решава да взриви няколко малки ядрени бомби.

На следващия ден Индия предприема собствени атомни експлозии и след дни нациите започват да бомбардират десетки военни цели и след това стотици градове. Десетки милиони хора загиват при взривовете.

Този ужасяващ сценарий е само началото. Димът от изпепелените градове се издига високо в атмосферата, обвивайки планетата в одеяло от сажди, което блокира слънчевите лъчи. Планетата потъва в дълбок студ. Години наред посевите изсъхват от Калифорния до Китай. Гладът настъпва по целия свят.

Тази мрачна визия за възможно бъдеще идва от последните проучвания за това как ядрената война може да промени световния климат. Те се основават на дългогодишна работа за „ядрена зима“ - тежко глобално охлаждане, което изследователите прогнозират, че ще последва голяма ядрена война, като хиляди бомби, летящи между САЩ и Русия. Но много по-малките ядрени конфликти, които са по-склонни да се случат, също могат да имат опустошителни последици по целия свят.

Тази седмица изследователите съобщават, че ядрената война между Индия и Пакистан може да доведе до пропадане на реколтата в десетки страни - опустошителни доставки на храни за повече от един милиард души 1. Други изследвания разкриват, че ядрената зима би променила драстично химията на океаните и вероятно ще унищожи кораловите рифове и други морски екосистеми 2. Тези резултати произтичат от най-всеобхватното усилие досега да се разбере как ядреният конфликт би повлиял на цялата земна система, от океаните до атмосферата, до същества на сушата и в морето.

Учените искат да разберат тези въпроси, защото ядрената заплаха расте. От Северна Корея до Иран, нациите изграждат своя ядрен потенциал. А някои, включително САЩ, се оттеглят от усилията за контрол на оръжията. Познаването на възможните екологични последици от ядрения конфликт може да помогне на политиците да оценят заплахата, казва Сет Баум, изпълнителен директор на Глобалния институт за катастрофални рискове в Ню Йорк, който е изследвал рисковете от предизвикване на ядрена зима. „Прецизирането на подробностите за начините, по които може да бъде лошо, е ценно за подпомагане на информираните решения“, казва той.

Прогнози за студената война

Ядрено-зимните проучвания възникват по време на Студената война, тъй като Съединените щати и Съветският съюз складират десетки хиляди ядрени бойни глави в подготовка за цялостни нападения. Разтревожени от войнствената реторика на лидерите, учените през 80-те започнаха да провеждат симулации за това как ядрената война може да промени планетата след първоначалните ужасяващи смъртни случаи от взривовете 3, 4. Изследователи, включително американският планетарен учен и комуникатор Карл Сейгън, описаха как димът от изгаряните градове ще блокира слънчевата светлина и ще потопи голяма част от планетата в дълбоко замръзване, продължило месеци, дори през лятото 4. По-късни проучвания донякъде смекчават прогнозите, като намират малко по-малко драматично охлаждане 5. И все пак съветският лидер Микаил Горбачов посочи ядрената зима като един от факторите, който го подтикна да работи за изграждането на ядрените арсенали на страната.

След разпадането на Съветския съюз през 1991 г. запасите от ядрени оръжия в света продължават да намаляват. Но с все още съществуващи хиляди бойни глави и с все повече нации, които се превръщат в ядрени сили, някои изследователи твърдят, че ядрената война - и ядрената зима - остават заплаха. Те преминаха към изучаване на последиците от ядрените войни, които биха били по-малки от пълното унищожение между САЩ и Съветския съюз.

Президентът на САЩ Джордж Буш и съветският президент Михаил Горбачов празнуват подписването на Договора за намаляване на стратегическото въоръжение на 31 юли 1991 г. Кредит: Питър Търнли/Corbis/VCG чрез Getty

Това включва възможността за индийско-пакистанска война, казва Брайън Тун, физик на атмосферата от университета в Колорадо Боулдър, който е работил по ядрено-зимни изследвания, тъй като е бил студент на Sagan’s. И двете страни имат около 150 ядрени бойни глави и двете са вложени сериозно в спорния граничен регион Кашмир, където атентатор-самоубиец миналата година уби десетки индийски войски. „Това е несигурна ситуация“, казва Тун.

И Индия, и Пакистан тестваха ядрени оръжия през 1998 г., подчертавайки нарастващото геополитическо напрежение. Към средата на 2000-те Toon проучва сценарий, при който страните изстрелват 100 атомни бомби с размер Хирошима, убивайки около 21 милиона души. Той също така се свърза с Алън Робок, учен по атмосфера в университета Рутгерс в Ню Брънзуик, Ню Джърси, който изследва как вулканичните изригвания охлаждат климата по същия начин, по който би ядрената зима. Използвайки усъвършенстван климатичен модел на НАСА, учените изчислиха как саждите, издигащи се от изпепелените градове, ще обикалят планетата. Навсякъде около тъмния, студен свят, земеделските култури ще намаляват.

Но след поредица от публикации по темата, Robock, Toon и техните колеги се мъчеха да намерят финансиране, за да продължат своите изследвания. И накрая, през 2017 г. те получиха безвъзмездна помощ на стойност близо 3 милиона щатски долара от Open Philanthropy Project, частно финансирана група в Сан Франциско, която подкрепя изследванията на глобалните катастрофални рискове.

Целта беше да се анализира всяка стъпка от ядрената зима - от първоначалната буря и разпространението на нейния дим до селскостопанските и икономическите въздействия. „Събрахме всички тези парчета за първи път“, казва Робок.

Групата разгледа няколко сценария. Те варират от американо-руска война, включваща голяма част от световния ядрен арсенал, който би изхвърлил 150 милиона тона сажди в атмосферата, до конфликта между 100 бойни глави между Индия и Пакистан, който би генерирал 5 милиона тона сажди 6. Саждите се оказват ключов фактор за това колко лоша ще бъде ядрената зима; три години след експлозията на бомбите, глобалните температури щяха да спаднат с повече от 10 ° C в първия сценарий - повече от охлаждането през последната ледникова епоха - но с малко повече от 1 ° C във втория.

Toon, Robock и техните колеги са използвали наблюдения от големи пожари в Британска Колумбия, Канада, през 2017 г., за да преценят колко високо дим от горящи градове ще се издигне в атмосферата 7. По време на горските пожари слънчевата светлина нагряваше дима и го караше да се издига по-високо и да се задържи в атмосферата по-дълго, отколкото учените биха могли да очакват иначе. Същото явление може да се случи след ядрена война, казва Робок.

Реймънд Жанлоз, експерт по геофизик и политика в областта на ядрените оръжия в Калифорнийския университет в Бъркли, казва, че включването на такива оценки е решаваща стъпка към разбирането какво ще се случи по време на ядрената зима. „Това е чудесен начин за кръстосана проверка на моделите“, казва той.

Сравненията с гигантски горски пожари също могат да помогнат за разрешаването на противоречие относно мащаба на потенциалните въздействия. Екип от Националната лаборатория в Лос Аламос в Ню Мексико твърди, че групата на Robock е надценила колко ще произведат изгарящите сажди градове и колко високо ще отиде димът 8 .

Групата от Лос Аламос използва свои собствени модели, за да симулира въздействието на климата на Индия и Пакистан, пускайки 100 бомби с размер на Хирошима. Учените установили, че много по-малко дим ще попадне в горните слоеве на атмосферата, отколкото съобщават Toon и Robock. С по-малко сажди за потъмняване на небето, екипът на Лос Аламос изчисли много по-меки промени в климата - и без ядрена зима.

На парад през 2005 г. в Исламабад, Пакистан, камион превозва ракета с голям обсег „Шахин II“, която може да бъде въоръжена с ядрена бойна глава. Кредит: Farooq Naeem/AFP чрез Getty

Разликата между групите се свежда до това как те симулират количеството гориво, което консумира огнена буря, и как това гориво се превръща в дим. „След изгарянето на ядрено оръжие нещата са изключително сложни“, казва Джон Рейснер, физик, който ръководи екипа на Лос Аламос. „Имаме способността да моделираме източника и също така разбираме процеса на горене. Мисля, че имаме по-добро усещане за това колко сажди могат да се получат. " Reisner сега изучава и канадските горски пожари, за да види колко добре неговите модели възпроизвеждат колко дим попада в атмосферата от изгаряща гора.

Робок и колегите му отвърнаха в отговорите на списанията 9-ти. Освен всичко друго, те казват, че екипът на Лос Аламос симулира изгаряне на по-зелени пространства, а не на гъсто населен град.

Тъмни морета

Докато този дебат бушува, групата на Robock публикува резултати, показващи голямо разнообразие от въздействия от ядрени взривове.

Това включва разглеждане на въздействията върху океана, за първи път това е направено, казва член на екипа Никол Ловендуски, океанограф от университета в Колорадо Боулдър. Когато Toon за пръв път се обърна към нея, за да работи по проекта, тя казва: „Помислих си,„ това със сигурност изглежда като мрачна тема “. Но тя беше заинтригувана от това как може да се развие изследването. Тя обикновено изучава как океаните се променят в постепенно затоплящ се свят, а не бързото охлаждане в ядрената зима.

Ловендуски и нейните колеги използваха водещ климатичен модел за тестване на американско-руския военен сценарий. "Това е случаят с чук, в който вие чукате цялата земна система", казва тя. След една до две години след ядрената война тя установи, че глобалното охлаждане би повлияло на способността на океаните да абсорбират въглерод, което ще доведе до скок на рН. Това е обратното на това, което се случва днес, тъй като океаните попиват атмосферния въглероден диоксид и водите стават по-кисели.

Тя също така проучи какво ще се случи с арагонит, минерал в морската вода, от който морските организми имат нужда да изграждат черупки около себе си. След две до пет години след ядрения конфликт студените тъмни океани биха започнали да съдържат по-малко арагонит, излагайки организмите на риск, съобщи екипът 2 .

При симулациите някои от най-големите промени в арагонита са се случили в региони, които са дом на коралови рифове, като югозападната част на Тихия океан и Карибско море. Това предполага, че екосистемите от коралови рифове, които вече са подложени на стрес от затоплящи се и подкисляващи води, могат да бъдат особено засегнати по време на ядрена зима. „Това са промени в океанската система, които всъщност никой не е обмислял преди“, казва Ловендуски.

И това не са единствените океански ефекти. В рамките на няколко години от ядрена война, „Ядреният ниньо“ ще претърси Тихия океан, казва Джошуа Купе, студент в Rutgers. Това е турбо заредена версия на феномена, известна като El Niño. В случай на ядрена война между САЩ и Русия, тъмното небе би накарало пасатите да обърнат посоката и водата да се обедини в източната част на Тихия океан. Както по време на Ел Ниньо, засушаванията и проливните дъждове могат да измъчват много части на света в продължение на седем години, докладва Купе миналия декември на заседание на Американския геофизичен съюз.

Отвъд океаните изследователският екип откри голямо въздействие върху земните култури и хранителните запаси. Йонас Ягермайр, изследовател по продоволствената сигурност в Института за космически изследвания на Госард на НАСА в Ню Йорк, използва шест водещи модела на култури, за да оцени как земеделието ще реагира на ядрената зима. Дори сравнително малката война между Индия и Пакистан би имала катастрофални последици за останалия свят, той и колегите му съобщават тази седмица в Известия на Националната академия на науките 1. В рамките на пет години производството на царевица (царевица) ще намалее с 13%, производството на пшеница с 11% и производството на соя със 17% .

Най-лошото въздействие ще се окаже в средните ширини, включително районите за хляб като Средния Запад на САЩ и Украйна. Зърнените резерви ще изчезнат след година-две. Повечето страни няма да могат да внасят храна от други региони, тъй като и те биха претърпели липса на реколта, казва Ягермайр. Това е най-подробният поглед досега как последиците от ядрената война биха повлияли на доставките на храни, казва той. Изследователите не са изчислили изрично колко хора ще гладуват, но казват, че последвалият глад би бил по-лош от всеки в документираната история.

Земеделските производители може да отговорят, като засадят царевица, пшеница и соя в части от земното кълбо, които вероятно ще бъдат по-малко засегнати от ядрена зима, казва Дийпак Рей, изследовател по продоволствената сигурност в Университета на Минесота в Сейнт Пол. Такива промени могат да помогнат за спиране на хранителния шок - но само отчасти. Изводът остава, че война, включваща по-малко от 1% от ядрения арсенал в света, може да разруши хранителните запаси на планетата.

„Изненадващата констатация, казва Ягермайр, е, че дори сценарий с малка война има опустошителни глобални последици“.

Природата 579, 485-487 (2020)