創新技術試驗:以納米材料減緩達古冰川消融
在中國西南部海拔5,000米的達古冰(bing)川之(zhi)上(shang),來自南京大學的朱斌教授和他的科研團隊(dui)正在(zai)俯(fu)身鋪(pu)設材料。他們把一層薄(bo)薄(bo)的白色材料鋪(pu)在(zai)皚(ai)(ai)皚(ai)(ai)冰(bing)川上(shang),藉以減緩冰(bing)川融(rong)化(hua)。這似乎是另(ling)一場(chang)好比(bi)大衛與歌利亞的對決。然(ran)而,在(zai)這個故事中(zhong),「巨(ju)人」並非(fei)冰(bing)川,而是導致冰(bing)川融(rong)化(hua)的元(yuan)兇——全球變暖。
達古冰川隱匿(ni)於雪(xue)山和原始(shi)森林之(zhi)中(zhong),擁有豐富(fu)的動植(zhi)物資源。直(zhi)到1992年,科學(xue)家才在(zai)衛星影像中首次(ci)發現了這處冰川秘(mi)境。2010年(nian),達古冰(bing)川景區正式對外開放,此(ci)後每年(nian)接待約(yue)20萬遊(you)客。隨著當(dang)地旅遊(you)業(ye)蓬勃發展(zhan),不(bu)(bu)少村(cun)民以旅遊(you)業(ye)為生。但冰川(chuan)消融加速,令(ling)人們不(bu)(bu)免為旅遊(you)發展(zhan)前景感(gan)到擔(dan)憂。
儘管達古(gu)冰(bing)川(chuan)是最(zui)年輕的(de)冰(bing)川(chuan)之一,但與世界各地的(de)冰(bing)川(chuan)「前輩」一樣,它仍(reng)然難逃消融的(de)命運(yun)。氣候變化導致它以(yi)驚人的(de)速度融化。在短短幾(ji)十年內,這座形(xing)成於(wu)百萬年前的(de)冰(bing)川(chuan)面積縮減(jian)了(le)70%。形(xing)勢十分嚴峻,行動迫在(zai)眉睫,因為冰川消融(rong)之後便無法逆轉,這將(jiang)威脅到附(fu)近(jin)村民賴(lai)以生存的生態。
從(cong)2005年7月(yue)到2023年7月達古冰川變(bian)化顯著。
朱斌(bin)教授是(shi)一(yi)(yi)位材(cai)(cai)料科學家(jia),專(zhuan)門研究(jiu)不同材(cai)(cai)料的性質和結(jie)構(gou)。在找到一(yi)(yi)勞(lao)永逸的終極解(jie)決方案之前,他相信自己找到了一(yi)(yi)種方法幫(bang)助延緩(huan)冰(bing)川融化——基於環保型醋酸纖維素,他研制出(chu)一(yi)(yi)種具有輻射製冷(leng)性能的納米薄膜材(cai)(cai)料。
朱教授解釋道:「這(zhe)種技術(shu)可以將太(tai)陽光直(zhi)射(she)(she)的熱量(liang)從(cong)冰(bing)川(chuan)反射(she)(she)到(dao)其他(ta)地方,冰(bing)川(chuan)自有的熱量(liang)也可通過這(zhe)種多孔(kong)材料(liao)向外輻射(she)(she),從(cong)而(er)給冰(bing)川(chuan)降輻射(she)(she)制冷材料(liao)溫(wen),減緩其消融速度。」
此前世界各地的(de)科研(yan)人員也(ye)曾試(shi)驗過多種保護方(fang)法,他們嘗試(shi)用不同的(de)材(cai)料覆蓋和(he)隔離冰川(chuan),結果各不相(xiang)同。朱斌教授稱(cheng),輻射制冷材(cai)料的(de)獨特(te)之處在於(wu),它的(de)陽光反照率(lv)高達92%,而其他材料的陽(yang)光反照(zhao)率僅(jin)約(yue)70%。這種技術還能夠將熱量(liang)輻射到大氣層外,進而提高冷卻效率。
朱教授團(tuan)隊(dui)首先(xian)在(zai)實驗(yan)室中對雪、冰和冰淇淋開展試(shi)驗(yan),在(zai)得到(dao)數據證(zheng)明成效之(zhi)後,他(ta)們才(cai)開始在(zai)冰川上做試(shi)驗(yan)。
「在(zai)我們的對(dui)照試(shi)驗中,我們覆蓋了(le)大約200平方米的(de)冰川,使冰川的(de)消(xiao)融(rong)速度減緩了三到四(si)倍。當看到這個數據時,我們非常激動(dong)。」
朱教授(shou)團隊於2022年8月首次前(qian)往達古冰(bing)川開展試(shi)驗。
2022年8月,南(nan)大(da)(da)科研團隊在達古冰川開(kai)展大(da)(da)規(gui)模試驗,實施(shi)了(le)迄(qi)今為止規(gui)模最大(da)(da)的(de)冰川保護行動。騰(teng)訊也積極參與了(le)這一項目,提供(gong)了(le)資金和許(xu)多實際(ji)支持,是實踐公(gong)司(si)「可持續社會價值創新」戰(zhan)略的(de)其中一步。
騰(teng)訊碳中和實驗室負(fu)責人(ren)許浩博士表示(shi):「極端天氣事件(jian)頻發,影(ying)響越(yue)來(lai)越(yue)大。應對氣候變(bian)化(hua)和確保全球可(ke)持續發展刻不容緩,但採(cai)取(qu)行(xing)動(dong)的機會窗口正(zheng)在加速關閉,冰川的快速融化(hua)也印證了這一點。」
「達古(gu)冰川(chuan)試驗(yan)具有(you)重要的社(she)會(hui)價值(zhi)和科(ke)學價值(zhi)。騰訊(xun)始終以『科(ke)技(ji)向善』為(wei)願景(jing),我(wo)們(men)希(xi)望發揮科(ke)技(ji)和創新(xin)的力量,創造出積極(ji)的社(she)會(hui)價值(zhi)。這項(xiang)探索與(yu)我(wo)們(men)的願景(jing)不(bu)謀而合,我(wo)們(men)很榮幸(xing)能夠參與(yu)其(qi)中(zhong)貢獻(xian)力量。」
達(da)古冰川(chuan)(chuan)風景名勝(sheng)區(qu)管(guan)理局副局長黃仕(shi)海表示:「冰川(chuan)(chuan)消融會影響整個(ge)生(sheng)態系統,整個(ge)景區(qu)內的動植(zhi)物、湖(hu)泊和(he)所有(you)生(sheng)物都將(jiang)受到影響。南(nan)京大(da)學(xue)開(kai)發這(zhe)種新型高科(ke)技材(cai)料來(lai)(lai)保護冰川(chuan)(chuan)和(he)環境,這(zhe)一舉(ju)措讓我們(men)備受鼓舞。人(ren)們(men)對(dui)冰川(chuan)(chuan)的關注(zhu)度越來(lai)(lai)越高,環保意識也越來(lai)(lai)越強。這(zhe)是一個(ge)非常有(you)意義(yi)的項目。」
今年六月,朱教授團隊在(zai)10個月內(nei)第二次登上達古冰川頂峰,再次鋪設約400平米的輻射(she)制冷材料並準備測量數(shu)據。
當地社區(qu)和村民自(zi)發幫助他們(men)搬運厚重的覆膜捲軸和其他設備(bei)。
村(cun)民列(lie)干澤說:「達(da)古冰(bing)川(chuan)是我們的家園。冰(bing)川(chuan)養育了我們。」
這種位處高海(hai)拔的(de)工作對科研團隊(dui)而言(yan)是體能的(de)考驗(yan)。由於溫度很(hen)低而海(hai)拔極高,南大團隊(dui)的(de)幾名研究人(ren)員(yuan)均(jun)產生了高原反應。他(ta)們(men)隨身攜帶氧氣瓶(ping),跨越融雪等重(zhong)重(zhong)困難,盡(jin)可能延長(chang)工作時間。
為了將(jiang)輻射制冷材料(liao)牢(lao)牢(lao)地固定(ding)在冰川光(guang)滑的表面上,研究人員趴(pa)在冰面上鑽孔,每鑽一個(ge)孔需時30分(fen)鐘左右。隨後,他們在打好的孔裏插上竿子,通過測(ce)量竿子的位置來推測(ce)冰(bing)川(chuan)融化的速度,並用雷達掃描冰(bing)層厚度,以(yi)此來評估(gu)纖維素(su)薄膜(mo)的有效性。
這是朱(zhu)斌(bin)教授第一次走出實驗室做試(shi)驗。他頗為自豪地(di)表(biao)示:「這個項目是跨學科合作的典範(fan)。」
「我(wo)(wo)以前做(zuo)的所(suo)有試驗都是(shi)在(zai)實驗室裏完(wan)成(cheng),這是(shi)我(wo)(wo)第一次(ci)在(zai)野外(wai)開展如此大規模的試驗。尤為(wei)特別的是(shi),我(wo)(wo)們的專家(jia)(jia)團隊來自各個(ge)學科領(ling)域,大家(jia)(jia)齊心協(xie)力,無縫協(xie)作,才確保(bao)了項目(mu)順(shun)利啓(qi)動和實施(shi)。」
驗證輻射制冷(leng)材(cai)料的有效性一般需要三到五年的時間。如果效果理想,且材料生產成本較為合理,這種纖維薄膜在保護達古冰川和世界其他冰川的過程中將發揮關鍵作用。這種材料也可能應用於工業領域。
「在(zai)材(cai)料學方(fang)面(mian),我們有一種(zhong)說法:料要成材(cai),材(cai)要成器(qi),器(qi)要能用。」
在(zai)朱(zhu)斌教(jiao)授的(de)內心深處(chu),科學並(bing)非推(tui)動這場探索試驗的(de)唯一要(yao)素。
「過去兩(liang)三年間,我們得(de)到了當地(di)村(cun)民(min)的(de)(de)大(da)力支持(chi)。保(bao)護(hu)冰川不(bu)僅能帶來(lai)生態效益,還能幫助當地(di)村(cun)民(min)維(wei)持(chi)生計,因此這項任務的(de)(de)重(zhong)要性更加凸(tu)顯。」
「目前的(de)數據初步(bu)表明,輻射制冷(leng)材(cai)料是一(yi)(yi)種有(you)效的(de)解決方案,可惜這只(zhi)是一(yi)(yi)種權宜之計。冰川融化的(de)根(gen)本原因(yin)是全球變暖,因(yin)此(ci)減(jian)少(shao)碳排放是拯(zheng)救冰川的(de)唯一(yi)(yi)手(shou)段。全世界都要積(ji)極行動起來,解決全球變暖問題,拯(zheng)救我們的(de)地球,也拯(zheng)救人類(lei)自己。」