Pergunte a Ethan: Podemos construir um protetor solar para combater as mudanças climáticas globais?

Normalmente, estruturas como IKAROS, mostradas aqui, são vistas como potenciais velas no espaço. Mas uma aplicação diferente, colocada no ponto certo, pode bloquear um pouco da luz do sol, ajudando a resfriar a Terra. (Usuário do Wikimedia Commons Andrzej Mirecki)

Se as emissões não diminuírem, ainda há uma opção para combater o aquecimento global. Nós apenas temos que efetivamente escurecer o Sol.


A mudança climática global é uma das questões de longo prazo mais urgentes que a humanidade enfrenta hoje. A ciência é bastante clara sobre o que está acontecendo e por quê: a Terra está ficando mais quente, a emissão de gases de efeito estufa causada pelo homem é o motivo, e a concentração desses gases só continua a aumentar, ininterruptamente, ao longo do tempo. Embora existam muitos apelos para reduzir as emissões, capturar carbono e afastar-se dos combustíveis fósseis, há pouco que tenha sido feito efetivamente. A Terra continua a aquecer, o nível do mar continua a subir e o clima global continua a mudar. Poderíamos adotar uma abordagem diferente e bloquear parcialmente a luz que vem do Sol? Essa é a pergunta de Tony De La Dolce, quando ele pergunta:



[Por que] não avaliamos a construção de uma tela solar no espaço para alterar a quantidade de luz (energia) que a terra recebe? Todo mundo que sentiu um eclipse total sabe que a temperatura diminui e a luz diminui. Então a ideia é construir algo que fique entre nós e o sol o ano todo…



Esta é uma das opções mais ambiciosas, mas também uma das mais sensatas, que poderíamos considerar quando se trata de combater as mudanças climáticas globais.

O balanço energético da atmosfera da Terra é determinado pela quantidade de luz solar que chega à atmosfera, absorvida, transmitida e re-irradiada por ela, e uma série de outras propriedades que envolvem as camadas inferiores do nosso planeta. (ilustração da NASA por Robert Simmon)



Em geral, é bem entendido que o aumento das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera está impulsionando o aquecimento global, que por sua vez está levando o clima e os padrões climáticos da Terra a mudarem de várias maneiras. A maioria (mas não todas) dessas formas são geralmente reconhecidas como ruins para a maioria dos humanos neste mundo e, portanto, há um movimento global em andamento para combater essas mudanças. Se a solução mais popular, devolver as concentrações de gás atmosférico da Terra aos níveis pré-revolução industrial, não for escolhida, as únicas opções que restarão à humanidade serão se adaptar às mudanças ou tentar soluções de geoengenharia.

O projeto SPICE investigará a viabilidade de uma chamada técnica de geoengenharia: a ideia de simular processos naturais que liberam pequenas partículas na estratosfera, que refletem alguns por cento da radiação solar recebida, com o efeito de resfriar a Terra. Mas pode haver efeitos colaterais completamente indesejados. (Usuário do Wikimedia Commons, Hughhunt)

Esta opção final, de geoengenharia, não é isenta de riscos. A maioria das soluções envolve alterar ainda mais a superfície ou atmosfera da Terra, com consequências amplamente desconhecidas e imprevisíveis. De todas as opções de geoengenharia, no entanto, a menos arriscada é a proposta por Tony: voar algo no espaço, longe da Terra, para simplesmente bloquear uma parte da luz do Sol. Com menos irradiância solar, as temperaturas podem ser controladas, mesmo que as concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa continuem a aumentar. Se quiséssemos neutralizar completamente os efeitos de todo o aquecimento global que aconteceu desde a revolução industrial, teríamos que bloquear aproximadamente 2% da luz do Sol de forma contínua.



Eclipses solares são possíveis na Terra e ocorrem sempre que a Lua se alinha com o plano Terra-Sol durante uma lua nova. Um objeto pode ser menor ou mais distante e não lançar sombra sobre o nosso planeta, mas ainda assim reduzir a quantidade de luz solar que atinge a Terra. (usuário do flickr Kevin Gill)

Mas isso é mais fácil, pelo menos teoricamente, do que você imagina. Há um ponto gravitacionalmente quase estável, entre a Terra e o Sol, que sempre escurecerá efetivamente a luz do Sol. Conhecido como o ponto L1 Lagrange, é o local ideal para um satélite que você deseja permanecer diretamente entre a Terra e o Sol. À medida que a Terra orbita o Sol, um objeto em L1 permanecerá constantemente entre a Terra e o Sol, nunca se afastando em nenhum ponto ao longo do ano. Sua localização física é no espaço interplanetário: aproximadamente 1.500.000 quilômetros mais perto do Sol do que a Terra.

Um gráfico de contorno do potencial efetivo do sistema Terra-Sol. Os objetos podem estar em uma órbita estável, semelhante à lunar, ao redor da Terra ou em uma órbita quase estável levando ou seguindo (ou alternando entre ambas) a Terra. O ponto L1 é ideal para bloquear a luz solar continuamente. (NASA)



A essa distância, mesmo um objeto do tamanho da Terra não lançaria uma sombra em nosso planeta, pois seu cone de sombra chegaria ao fim bem antes de chegar ao nosso mundo. Mas um único tom, ou uma série de tons menores, efetivamente bloquearia luz suficiente para reduzir a quantidade de luz solar que chega à Terra. Para atingir a redução, gostaríamos de neutralizar o aquecimento global, ou seja, reduzir a irradiação solar recebida em 2%, precisaríamos cobrir uma área de 4,5 milhões de quilômetros quadrados no ponto L1 Lagrange. Isso é o equivalente a um objeto que ocupa metade da área da superfície da Lua. Mas, ao contrário da Lua, poderíamos dividir isso em tantos componentes menores quanto necessário.

O gráfico mostra os flyers de 2 pés de diâmetro em L1. Eles são transparentes, mas desfocam a luz transmitida em um donut, como mostrado para as estrelas de fundo. A luz solar transmitida também se espalha, por isso perde a Terra. Esta maneira de remover a luz evita a pressão de radiação, que de outra forma degradaria a órbita L1. (Universidade do Arizona / Observatório Steward)



Uma proposta, apresentado pelo astrônomo da Universidade do Arizona Rogel Angel , propôs voar uma constelação de pequenas naves espaciais no ponto L1 Lagrange. Em vez de uma estrutura grande e pesada, um conjunto de aproximadamente 16 trilhões de estruturas, cada uma um círculo fino de cerca de 30 centímetros (um pé) de raio, poderia bloquear luz suficiente para nos fornecer exatamente a redução de irradiância de que precisamos. Não criaria uma sombra em nenhum lugar da Terra, mas sim reduziria a quantidade total de luz solar que atinge toda a superfície do nosso planeta em uma quantidade uniforme, semelhante a uma enorme variedade de pequenas manchas solares colocadas na superfície do Sol.

Princípio de uma lente espacial. A função básica de uma lente espacial para mitigar o aquecimento global, refratando a luz solar para longe da Terra. A lente real necessária seria menor e mais fina do que a mostrada aqui. (Mikael Häggström / Wikimedia Commons)

Outra proposta, datada de 1989, quando James Early propôs , seria colocar uma lente muito grande no espaço. Um escudo de vidro poderia ser criado para atuar como uma lente, difundindo uma grande quantidade de luz solar para longe da Terra. Uma enorme lente espacial, ou uma série de lentes espaciais menores, precisaria ter apenas alguns milímetros de espessura para refratar a luz do sol, onde grande parte da luz que teria incidido na Terra é desviada para o espaço interplanetário. No ponto L1 Lagrange, a lente (ou série de lentes) teria que cobrir cerca de um milhão de quilômetros quadrados para reduzir a energia solar que chega à Terra em cerca de 2%.

Em princípio, isso soa como uma estratégia fácil e potencialmente uma solução de baixo risco e alta recompensa para o nosso problema de aquecimento global. Mas há dois problemas com isso.

O primeiro lançamento do Falcon Heavy, em 6 de fevereiro de 2018, foi um tremendo sucesso. O foguete atingiu a órbita baixa da Terra, implantou sua carga com sucesso e os principais propulsores retornaram ao Cabo Kennedy, onde pousaram com sucesso. A promessa de um veículo pesado reutilizável é agora uma realidade e pode reduzir os custos de lançamento para ~ $ 1.000/libra. (Jim Watson/AFP/Getty Images)

1.) Custos de lançamento. Enviar qualquer objeto para o ponto L1 Lagrange está dentro do escopo do que o programa de voos espaciais da humanidade é capaz. Já fizemos isso várias vezes: é para onde vai a maioria das nossas missões de satélite de observação do Sol. Mas mesmo para uma série de espaçonaves muito finas e leves, os custos de lançamento seriam enormes. Se a proposta de Angel de um filme fino e transparente fosse lançada, com cada panfleto com apenas 1/5000 de polegada de espessura e pesando não mais que um grama, a massa total necessária ainda somaria 20 milhões de toneladas métricas. Mesmo que tecnologias de lançamento de próxima geração como o Falcon Heavy pode reduzir os custos para menos de US $ 1.000 por libra (um fator de melhoria de 10 em relação ao que eles são atualmente), ainda estamos olhando para centenas de bilhões de dólares para lançar uma matriz como essa. E isso nem chega ao segundo problema.

A NASA concebeu um satélite de energia solar na década de 1970. Se uma série de satélites de energia solar fosse colocada em L1, eles poderiam não apenas bloquear parte da luz solar, mas também fornecer energia utilizável para outros propósitos. L1, no entanto, não é estável. (NASA)

2.) Estabilidade orbital . O ponto L1 Lagrange é apenas quase estável, o que significa que ou tudo o que lançamos lá precisa ser mantido (com impulsos de foguetes) para permanecer em sua órbita atual, ou acabará se afastando, deixando de bloquear a luz do sol de atingir a Terra . Isso acontece, infelizmente, muito rápido para o nosso conforto: na escala de tempo de anos a décadas, dependendo de quão bem a inserção orbital inicial funciona. Isso significa que, para a abordagem de bloqueio de luz, precisaríamos ter um custo contínuo de dezenas de bilhões de dólares por ano apenas para lançamentos de manutenção: comparável a todo o orçamento anual da NASA. E isso é E se os custos de lançamento são reduzidos pelo fator de 10 sobre o que são hoje.

Assim como a sombra aqui na Terra pode diminuir a temperatura reduzindo a luz solar que entra, uma série de aparelhos de bloqueio de luz no espaço pode diminuir a luz solar incidente aqui na Terra. (Usuário do Wikimedia Commons Mattinbgn)

A grande vantagem de bloquear a luz solar recebida de longe é que não há risco de efeitos negativos de longo prazo no planeta Terra a partir de soluções de geoengenharia. Outras ideias, como a modificação em larga escala da atmosfera, uma constelação de satélites em órbita baixa da Terra ou a injeção de materiais formadores de nuvens ou partículas refletivas nos céus ou oceanos, têm consequências imprevistas potencialmente perigosas. Mas os grandes problemas de custos e instabilidade a longo prazo, neste momento, são as maiores barreiras para a implementação de tal solução.

A concentração de dióxido de carbono na atmosfera da Terra pode ser determinada a partir de medições de núcleos de gelo e estações de monitoramento atmosférico. O aumento do CO2 atmosférico desde meados dos anos 1700 é impressionante, impulsiona o aquecimento global, desde então ultrapassou 410 ppm e continua inabalável. (CIRES & NOAA)

Enquanto isso, o planeta continua a aquecer, os níveis de CO2 continuam a subir e não existem estratégias eficazes para mudar o curso dos eventos. Ideias para uma tela como essa, geralmente chamada de Guarda-sol espacial , pode se tornar nossa melhor opção. Embora o custo seja proibitivamente caro, pode, a longo prazo, ser a opção mais barata que estamos dispostos a implementar. Com o passar dos anos, décadas, séculos e milênios, nossos descendentes estarão lidando com as consequências de nossas ações ou omissões hoje para as próximas gerações.


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Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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