向太空發(fā)射巨大的反射鏡、制造人造火山、建造龐大的“吃”碳機器……“地球工程”的種種設想聽起來就像好萊塢動作影片中的情節(jié)。以下是五個位列榜首的“地球工程”計劃。
　　空氣凈化器　通過化學工程或生物質能量生產捕獲二氧化碳?？柤永锎髮W的氣候科學家大衛(wèi)·基思研發(fā)了一種空氣凈化機，每年可從每平方米大氣中提取20噸二氧化碳。美國哥倫比亞大學的地球物理學家克勞斯·拉克納研制了“人造樹”，吸收二氧化碳的能力勝過真正的樹木，大約需要25萬臺這樣的“人造樹”來處理每年的二氧化碳排放量。
　　木炭　植物秸稈、雞糞等有機廢棄物在腐爛的過程中通常也會釋放二氧化碳，但如果對它們進行處理，就可以將其變成一種叫做“木炭”的生物炭。木炭起源于亞馬孫流域。早在歐洲人出現之前，那里的印第安人就已經懂得如何將木炭與土壤混合在一起，制造肥沃的“黑土”。在低氧環(huán)境中緩慢燃燒動植物廢料制造木炭的過程被稱為熱解，也叫高溫分解，這種方法可防止二氧化碳生成，而生物質中所含的碳有一半都被封存在生物炭中。生物炭隨著時間的推移還能繼續(xù)保持穩(wěn)定，并對土壤肥力和作物產量起到積極作用。據估算，如果在美國大規(guī)模推廣生物炭方法，每年可減少10％的化石燃料排放量。
　　太空反射鏡　在空間中布置巨大的反射鏡，以使照射到地球上的陽光產生偏轉。考慮到地球軌道上有國際空間站，火星上有“流浪者”火星探測器，還有大約8000個人造物體環(huán)繞著地球軌道飛行，這個想法倒也并非完全是異想天開，但具體實施起來恐怕并非易事。據美國亞利桑那大學的天文學家羅杰·安吉爾估計，要形成16萬千米的巨型“遮陽天棚”，需要發(fā)射幾萬億個太空反射鏡，發(fā)射過程可能需要兩代人數十年前仆后繼的努力，所付出的成本代價將會是天文數字，而且反射鏡只能使用50年就要重新更換。盡管如此，該計劃目前仍獲得美國宇航局提供的資金支持。
　　向平流層噴撒浮質顆粒　向大氣平流層，即至少離地面10千米的空中噴撒微小的浮質顆粒，是保羅·克魯岑于2006年在他的一篇文章中提出的一個應對全球變暖的主意。他的這靈感來自于1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)，當時火山灰一直噴入35千米的高空，使地球氣溫明顯下降。如果要人工達到這一降溫效果，則需要用飛機或氣球噴撒浮質顆粒。有科學家認為這一方案具有一定的未知風險。
　　給海洋上空層狀云“增白”　這一方案是英國愛丁堡大學的工程學教授斯蒂芬·索爾特提出來的。他的想法是，利用風力船將海水噴灑到大氣中，以增加云層的亮度。理論模型表明，最好在開闊的海面實施該方案，因為那里遠離人類造成的污染環(huán)境，效果最為明顯。增加亮度的云層可為地球提供足夠的反射率，就像給大地戴上了一頂遮陽帽。但也有科學家指出，不那么樂觀的面是，這可能會對臭氧層造成影響。此外，需要至少1000艘海水噴灑船才能完成這項工作。
　　
　　人類正在改變地球
　　
　　最近，科學家和政策制定者們正在討論：應對氣候變化的“地球工程”從長遠來說是否安全?是否存在風險?但無可置疑的是，在全新世氣候穩(wěn)定的1萬年里誕生了人類文明，從那時起，大規(guī)模的地球改造工程已經開始人類分流了地球淡水量的1／3，在地球表面2／5的土地上進行種植和放牧。那么，人類對地球物理進程所進行的干預會對地球的未來產生什么樣的后果呢?目前還不得而知，但科學家指出，我們生活在一個人類改造地球的地質年代里。人類正在與自然相抗衡，以一種影響和改變氣候和地質的力量而崛起。
　　以下是人類的種種活動對地球的改變。
　　
　　江河湖泊正在日益枯竭
　　所有能夠從湖泊、河流和地下蓄水層獲得的淡水，人類每年都要用去大約1／3。從局部來看，哈薩克斯坦大咸水湖就是一個例子，湖水大量流失，使該地區(qū)夏天更熱冬天更冷，降雨稀少。局部區(qū)域的氣候變化是否會對全球產生影響仍有待于觀察。
　　
　　污染給地球“抹黑”
　　世界上大約有5億個家庭(其中大部分集中在亞洲和非洲)都以木材、煤炭和動物糞便生火做飯，帶有“黑碳”微粒的煙霧升到大氣中，形成個吸熱層，圍繞“黑碳”粒子形成雨滴，當雨水降落地面時，“黑碳”也隨之降落地面，造成污染。
　　據估計，上個世紀北極溫度上升0.56℃的原因有半是“黑碳”污染的結果。正如它可能已經減少了南亞和西非的降雨，改變了那里的天氣模式一樣，“黑碳”也可能造成了喜馬拉雅地區(qū)冰川的融化，威脅著那里成千上萬人賴以生存的供水來源——雪山。
　　
　　無止境開拓耕地破壞大自然生態(tài)
　　如今地球陸地表面12％的土地都用于耕種農作物，其后果難以預料，例如大平原上的農業(yè)耕作究竟對全球氣候產生什么樣的影響目前還不清楚。其他些后果則較為明顯，如亞馬孫雨林的砍伐破壞了該地區(qū)水蒸發(fā)和冷凝的循環(huán)過程，使得“地球之肺”有可能成為稀樹大草原。如果亞馬孫雨林失去其大部分二氧化碳吸收能力，地球溫度將繼續(xù)上升。
　　更直接一些的后果還有，人們在農業(yè)耕作中濫用化肥，給當地環(huán)境注入了大量的氮和磷，每年從大氣中抽取的氮多達約1.2億噸，轉化為氮肥，而2000萬噸磷則從地下開采獲得，氮和磷的使用量都遠遠超過以自然方式進入生物圈的量，多余的氮和磷中的大部分都經過河流溪湖流入大海，使一些海域迅速成為生物死區(qū)。
　　
　　珊瑚礁的消失令物種瀕臨滅絕
　　在所有正在發(fā)生的生物滅絕中，也許最引人注目的就是珊瑚礁的消失。珊瑚礁是海洋中的“熱帶雨林”，是眾多海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎。由于污染、氣候變化、過度捕撈和海洋酸化，在過去半個世紀里，全球1／4的珊瑚礁已經消失，1／3的依附珊瑚礁生存的物種正瀕臨滅絕。
　　珊瑚礁消失，珊瑚礁動物瀕臨滅絕所威脅的并不僅僅是海洋漁業(yè)，從地球物理角度來看，生態(tài)系統(tǒng)是調整營養(yǎng)物質和能量流動的生物學機制，遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)無法很好地承擔這些工作，就像曾經富饒的地中海西北部，如今那里的主要生物只剩下細菌和水母。一些科學家認為，發(fā)生在過去的海洋生物大規(guī)模滅絕事件引起地球在之后數百萬年的時間里碳循環(huán)的瘋狂波動，海洋生態(tài)系統(tǒng)失去其調整能力，隨后便帶來了氣候和天氣的劇烈變化。在過去的5億年間，地球上已經發(fā)生過五次大規(guī)模生物大滅絕事件，現在正在發(fā)生的是第六次生物大滅絕。
　　
　　塑料革命導致化學污染泛濫
　　人類的工業(yè)發(fā)展導致了化學物質的產生，這在地球歷史上是前所未有的，一些化學物質能夠在地球環(huán)境中停留數幾千年而仍然保持活性，包括用于制造農藥的各種化合物，塑料的危害也很大，人類每年生產的塑料制品約達60億噸。
　　高劑量的化學物質會破壞動物的內分泌系統(tǒng)，導致癌癥產生和生殖改變，低劑量化學物質的影響目前尚不清楚，但可能會產生一些微妙而普遍的影響，最終改變生態(tài)系統(tǒng)的構成。
　　據聯合國估計，海洋每2.6平方千米約存在著47000個塑料制品，低劑量的有機污染物和塑料制品引起的內分泌干擾影響已經遍及世界各地，包括那些從來沒有人使用過化學物質和塑料制品的地區(qū)，如南極洲。
　　
　　二氧化碳增多改變全球氣候模式
　　在我們這個“人類世”時代里，燃燒富含碳的材料，讓大氣中充滿二氧化碳，是經濟發(fā)展的驅動力。其結果是，每年約有400億噸的二氧化碳被送入大氣中，在不知不覺中，燃料化石燃料成為人類最大的“地球工程”實驗。
　　隨著大氣中二氧化碳達到過去1500萬年以來最高水平，全球氣候模式正在發(fā)生變化，平均氣溫持續(xù)升高。一部分二氧化碳被海水吸收，改變了氫離子和碳酸鹽的比例，使海水變酸，最終有可能導致珊瑚、浮游生物和貝類從地球上消