什麼是地球工程
仿效火山爆發降溫
今年氣候變遷委員會，提出嚴正警示，若全球人類無法阻止地球升溫超過1.5°C，將面對的衝擊會棘手到無法處理。若要控制在1.5°C之內，就得採取快速、大規模的手段，包括「地球工程」在內。
什麼是地球工程？
第一種是溫室氣體移除（GGR），也就是把以二氧化碳為主，造成溫室效應的氣體從大氣中移除，然後轉化或封存。
第二種是太陽輻射管理（SRM），方法很多，像是在地球表面鋪設鏡子，或是把所有屋頂都漆成白色的，或是透過基因改造讓植物顏色變淡等等，總之就是要把陽光反射回去，不要讓熱能繼續累積在大氣中。
在各種SRM的做法中，有一種獲得自然科學與社會科學家共同的關註，就是將反射粒子（如硫酸鹽氣溶膠）註入平流層，也被稱為「平流層氣溶膠註入」，或SAI。這種做法是仿效火山爆發後，排入大量粒子進入平流層後，造成的氣溫降低。比起前面提到的裝鏡子或漆屋頂等做法，更具有可行性，技術都是現成的，且相較於暖化帶來的幾千億美元損失，成本也非常低，大概幾百萬美元就能執行。
這種做法的可能副作用，也讓人躊躇。雖然自然界中火山噴發的案例，讓這樣的地球工程看來是可行的，但如果要人為大規模進行，會不會造成意想不到的氣候紊亂，讓大氣跟海洋循環更難預測？
光是開始把SAI技術放在檯面上，是否就會讓人們開始放鬆，不再努力降低排碳？就算執行SAI沒出問題，也得定期補充粒子進平流層，要是突然中止，都可能讓區域溫度陡升到難以生存的程度，這會不會變成一種另類的氣象攻擊手段？
平流層新的反光粒子能冷卻地球並修複臭氧層
「太陽輻射管理」的地球工程
把大量反光粒子散佈在平流層中持續將陽光反射回太空，以降低大氣溫度，這概念有爭議性已被討論了幾十年，因地球工程的風險性，研究不受重視，研究人員說他們也許找到了能提高安全性的方法。
太陽輻射管理通常是將硫酸鹽氣膠(富硫顆粒)散佈至平流層中，這也會在火山爆發期間自然形成，噴發出來的顆粒能反射陽光並對行星具有冷卻效果。
哈佛大學的研究人員指出硫酸鹽氣膠有個問題，它會在平流層中産生硫酸，這會破壞臭氧層。
但是如果我們使用不同種類的氣膠，它仍然可以反射陽光，但不會影響到臭氧層呢?
哈佛大學工程與應用科學學院的大氣科學家說：
「將表面不會起反應的氣膠導入平流層，即使最初沒有起反應，但因爲塗有硫酸，過一段時間後最終還是會無法抑制反應而開始破壞臭氧，我們不是要試圖最小化氣膠的反應性，而是想要一種具有高度反應性但是不會破壞臭氧的材料。」
爲了尋找能夠在其表面中和硫酸、硝酸和鹽酸的粒子，尋遍了整個周期表。經過廣泛的模擬測試他們發現方解石(石灰石的成分)就是他們想要的，可以將酸轉化爲穩定的鹽。
Keutsch說：「基本上，最終得到了能在平流層用的抗酸劑。」
在實驗室模擬了平流層的環境，團隊表示：「方解石可以確實反光並同時阻止臭氧消失，因爲這種礦物廣泛分佈于地表各處，將會使這成爲一項有實用價值的地球工程方案。 」
應用物理學家David Keith說：「方解石是地殼中最常見的化合物之一，在地球工程中將用到的量沒有存在于地表的多。」
廠房通風這條路很有希望，將這種材料註入天空之前還需要做大量額外的研究。
平流層的化學性質很複雜、還沒有徹底了解
由于方解石會中和酸，在大氣層將會産生大量化學反應。
「方解石或多或少以酸性液滴的方式散射陽光，但光會向上反射，平流層較低處的空氣不會因此增溫。它的主要用途是作爲鹼性物質在平流層中與強酸反應形成鹽，然後隨著雨落下來，這將扭轉臭氧破洞的問題。」
這也許對在大氣中的臭氧有好處，但不知道含鹽的雨水對海洋和土壤的環境影響，以及最終在極地又會産生什麽樣的反應。
Keith說：「我們可以肯定會有意料之外的結果，將來沒有人會認真看待，因爲這觸犯了學術研究的禁忌。」
禁忌的原因各不相同，有些人認爲太陽輻射管理是一項未經檢驗且分散註意力與研究資源的想法，會讓人們忽視潔淨可再生能源和其他傳統減碳方式等等的這些既有科學方法。
一個拙劣的地球工程其潛在風險不能被低估，它甚至被列爲今年公佈的全球災難性風險報告中的一項高風險環境威脅。
這就是爲什麽研究人員說，我們需要持續地研究地球工程科學的潛力，降低我們的碳排放量是本世紀減緩氣候變遷的最好機會，如果反光粒子能在同一時間成爲一項安全、可靠的助力，必須好好把握住這個機會。
Keith：「我認為太陽輻射管理只是一項輔助方法，最終我們還是要減少碳排放。」
國與國間難有共識
地球工程本身的影響是全球性的，在以國家為單位的治理現況下，很難產生共識。
英國牛津大學的研究員羅伯貝拉密（Rob Bellamy）歸納出民眾對地球工程至少有4個主要的問題：這些工程能夠抑制全球暖化到什麼程度？有哪些不確定性？能夠逆轉嗎？這些工程，背後是否有其他真正的意圖呢？
臺灣的公投似乎顯示臺灣人的確重視環境問題，如果當全球暖化是一回事，就不能排除地球工程這個選項，就得開始討論、認真面對。
發現新物理學、揭示細胞秘密
工廠降溫美國《科學》雜誌網站報導，2019年科學領域即將發生的大事件進行了預測，包括揭示細胞內部的秘密、發現新物理學、確定下一個太陽系探測任務等等。
聚焦極地冰層
想了解不斷變暖的地球的未來，可以把目光投向極地。兩個國際科研團隊將遠征兩極。
今年9月到明年10月，德國破冰船“RV極星號”（RV Polarstern）將在北極海冰上，作“北極氣候研究多學科漂移觀測站”項目的中央樞紐。來自中國等17個國家的科研人員將參與該項目，研究極地雲層、海洋動力學等，以洞悉北極如何向無冰的夏季轉變，從而更好地了解氣候變化，提高天氣預報和海冰預報的準確性。
今年美國和英國研究人員將遠征南極洲，將使用自動水下航行器、測震儀和貼在海豹上的傳感器，研究思韋茨冰川（Thwaites Glacier）上冰的結構、水和冰下陸地的情況，以釐清該冰川是否會在未來幾十年內開始崩塌。
美國國家航空航天局（NASA）用於測量冰層厚度和質量的“重力恢復與氣候實驗後續”衛星和用於探測極地冰的“冰、雲和陸地高度衛星2號”（ICESat-2）於去年相繼升空並傳回數據，兩大極地遠征項目也將從中受益良多。
在μ介子中發現新物理學
通過研究名為μ介子的粒子的磁性，物理學家希望今年能獲得可以指向新粒子或力的結果，讓渴求了數十年的夢想照進現實。
美國費米國家加速器實驗室的科學家們正在研究比電子更重、壽命更短的μ介子磁性是否大於理論預測。佈魯克海文國家實驗室、進行的“μ介子g-2”實驗發現了這種過量跡象。
物理學家們把實驗移到了費米實驗室，對儀器進行了升級，並於2018年1月開始記錄數據，結果將於今年出爐，屆時可能轟動粒子物理學界。
揭示細胞內部的秘密
在細胞生物學領域，設備的分辨率越高，揭示的秘密越多。科學家打算將新工具和技術結合，以前所未有的細節和3D形式，展示細胞內部情況。研究人員將在單細胞尺度上分析DNA、蛋白質、RNA和表觀遺傳標記。
跨學科團隊將這些方法與冷凍電子斷層成像術、痕量分子標記技術及其他顯微術結合起來，了解亞細胞結構和過程。這些組合方法可在分子水平生成更清晰圖像，揭示細胞如何分裂、改變形狀以及基因活動如何影響結構和功能等相關細節。
“調暗”陽光給地球降溫或開展首次實驗
一種通過暫時“調暗”太陽光來抑制全球變暖的地球工程技術可能會在今年進行首次小規模實驗。這一太陽地球工程項目的基本原理是：將大量能反射太陽光的氣溶膠粒子噴射到高層大氣中，模擬火山噴發的降溫效果。
美國哈佛大學科學家領導的“平流層擾動控制實驗”（SCoPEx），將以一種小規模可控的方式測試這一想法。研究小組計劃把氣球放飛到平流層，在那裡釋放100克的反光顆粒（可能是碳酸鈣）。氣球穿過顆粒羽流飛回地面時，會觀察其降溫效果。
這計劃遭到不少人質疑，有科學家認為，它並不會減少導致氣候變化和海洋酸化的二氧化碳。目前，該計劃還未得到諮詢委員會的批准。
抗瘧轉基因蚊子非洲放飛
今年，人們將在佈基納法索看見非洲首批轉基因蚊子，這是基因驅動技術對抗瘧疾戰略計劃的第一步。這批蚊子將是按蚊（會傳播導致瘧疾的寄生蟲）家族的第一批轉基因蚊子。
非營利組織“向瘧疾宣戰”正在開發的基因驅動方法希望在野生種群中傳播基因突變，以破壞關鍵生育基因或改變雌蚊比例，但第一批轉基因按蚊不攜帶這種突變。研究人員將釋放不到1萬隻經基因絕育的雄蚊，觀察它們在野外如何生存和分佈，從而更好地向監管機構和社區成員介紹轉基因蚊子這一概念。
NASA太陽系探測任務，NASA宣佈了第四次“新疆界計劃”（投資規模約為10億美元的太陽系探測任務）的遴選結果，收集並帶回彗星樣本和探索土衛六這兩項任務。
“彗星宇宙生物學探索樣本取回項目”（CAESAR）將向丘留莫夫—格拉西緬科彗星發射探測器，從彗星表面收集至少約100克樣本帶回地球。這些樣本很可能在幾十億年裡沒有改變過，可以提供一扇窗口，了解彗星在地球生命的誕生中扮演了何種角色。
負壓排風扇土衛六被視為最有可能擁有外星生命的星球之一。探索任務，名為“蜻蜓”（Dragonfly）半自動四旋翼飛機將飛向土衛六表面，對土衛六的地表成分、結構及大氣環境等進行勘測，尋找可能導致生命出現的化學反應的線索。
地球生物多樣性和生態系統的評估。來自50個國家的專家通過評估物種滅絕、海洋保護區範圍等指標在未來50多年內的趨勢，為生物多樣性保護的國際目標指明方向。
從星辰大海之浩渺到μ介子之微小，從氣候變化到生物多樣性，這些大事件，一些“不速之客”。一些意料之外的發現或許更讓我們期待。
