电视最引人注目的是孤独。当飞机轰隆隆地穿过阴云密布的天空飞往南极洲时，我透过窗户凝视着流动的浮冰和漆黑的海洋。那里没有道路，没有定居点，没有任何建筑物——甚至连南极海上偶尔出现的孤独船只都没有。当我们接近大陆时，最后一缕阳光渐渐消逝，取而代之的是一片弥漫的蓝紫色暮光。就在那时，我意识到我们真的正在前往地球上最后一个地方。
就在前一年，我还很高兴地坐在温暖舒适的办公室的办公桌前，用计算机模型研究平流层化学。这种化学反应中的主要分子是臭氧，这是一种由氧气产生的高活性气体，具有吸收高能紫外线的独特能力。地球脆弱的臭氧层保护着我们免受太阳有害射线的侵袭，也是生命得以从保护性的海洋中爬出并在陆地上行走的最初原因。平流层中自然形成了一层臭氧层，因为 地球上释放出氧气，距离我们的头顶约 10 至 30 英里。
持久性是一种每当我们遇到时就会引起不安的特性。
但人类活动会释放出一系列会侵蚀臭氧层的化学物质。其中最具破坏性的是含氯和溴的化合物。科学家们曾预计，人类使用氯氟烃 (CFC) 化学物质会导致一定程度的臭氧层损耗——这只是一小部分，也是一百年后的“未来”问题。
1985 年，英国南极调查局发表报告震惊世界 一篇科学论文 宣布他们观测站上方的臭氧层出现了一个意想不到的“空洞”。他们报告称，目前臭氧层损失了 50%，这是一个巨大的警钟。科学家们疯狂地争先恐后地想弄清楚英国的测量结果是否正确，如果正确，是不是人类造成的？
这就是我 1986 年南下飞行的原因。当时我和一组研究人员正在前往 收集数据 这将首次证明氯氟烃在极寒的南极地区破坏臭氧层的效果比其他地方（包括北极，那里几乎总是更温暖）都要好。大气化学研究完全忽略了一些关键的极寒化学反应，因此大大低估了环境问题的严重性。
美国国家臭氧考察队（我们称之为 NOzE）由来自四个不同研究机构的 16 名科学家组成。我当时 30 岁，是最年轻的，也是唯一的女性。但我是项目首席科学家，这使我成为该小组的发言人，有时也是艰难的决策者。我比预想的更享受这份工作。我还深刻体会到了政策如何运作，以及公众舆论的重要作用。
根据迄今为止世界上最成功的全球环境条约，氟利昂和其他消耗臭氧层的化学物质现已被禁止使用，人类已经让臭氧层空洞走上了缓慢自我修复的轨道。我花了几十年的时间才明白这一环境修复奇迹是如何发生的，以及为什么会发生。
电视第一次飞往南极洲并不是我旅程的真正开始——在前往南方之前，我已经研究了大约十年的大气，我自己的工作也延续了臭氧研究的悠久历史。19 世纪末，科学家开始了解臭氧层如何保护我们免受致命的太阳辐射。
如果你曾经看到过阳光穿过棱镜或水晶，你就会知道白光是如何变成彩虹的。这些颜色对应着不同波长的光，能量从红色到紫色逐渐增加。紫外线是我们的眼睛看不见的波长，它的能量如此之大，以至于可以破坏包括我们在内的生命。
1879 年，法国科学家玛丽·阿尔弗雷德·科努测量了来自太阳的不同波长的光，但未能在地面上探测到紫外线。他知道太阳一定在发射紫外线，但大气中的某种元素一定阻挡了紫外线。然而，当他测试这些元素时，许多常见的元素——氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气——都无法阻挡紫外线。几年后，英国科学家沃尔特·哈特利爵士发现臭氧分子（三个氧原子结合在一起）能够独特地吸收某些波长的光，包括紫外线。1924 年，另一位英国科学家 GMB 多布森制造出第一台科学仪器来测量我们头顶上保护性臭氧量。对平流层臭氧的形成和化学性质的研究作为一项纯科学活动持续了几十年。
你可以看到南极上空臭氧层空洞的漩涡像飓风一样旋转。
尽管几乎所有的喷雾罐都在北半球，但研究人员在南半球也检测到了大量这种化学物质。这篇论文的作者回顾了从英国到南极洲顶端的测量值。这意味着这种氟利昂类物质在化学上几乎是惰性的——也就是说它不会发生反应，因此在低层大气中传播时不会被破坏。
这与洛杉矶的烟雾截然不同，洛杉矶的烟雾可能会扩散到邻近各州，但永远不会扩散到热带地区，更不用说南极洲了。这是因为烟雾在大气中停留的时间不长。它可以被雨水冲走，并与植被和其他表面发生反应。该论文指出，这种化学物质“不构成任何可想象的危害”，并建议测量它可能是一种了解风如何在全球范围内移动空气的好方法，是一种无害的空气运动“示踪剂”。
持久性是一种特性，每当我们在人类对环境的影响中遇到它时，它就应该引起我们的不安。我们害怕长寿命的核废料，因为我们认识到核材料是危险的，所以它基本上永远存在的想法让我们感到害怕。同样，我们燃烧的煤、甲烷气体和石油中产生的大量二氧化碳也将伴随我们数千年。如果我们要在几十年（或更长时间）的时间内做一些不可逆转的事情，我们最好加倍确保我们所做的事情是安全的。而我们对大气中持久性氟利昂数量增加的危险却毫无作为。
电视臭氧空洞的发现在《科学》杂志上发表后，引起了全球科学界的震惊。 自然 1985 年 5 月。我的许多资深同事都对这篇报道的发表感到震惊。如果这是真的，为什么卫星没有捕捉到它？
解决这个谜团并不需要很长时间。NASA 的科学家们回过头来重新检查了他们的算法和数据，并在几个月内报告说，他们也看到了南极臭氧的变化，而且这些变化覆盖了大部分大陆。从太空看，你可以很容易地看到一个巨大的春季臭氧洞已经形成。卫星数据甚至可以制作成戏剧性的彩色视频剪辑，你可以看到一个旋转的漩涡及其臭氧洞在南极上空旋转，就像从太空看的飓风一样，飓风有一个大洞而不是眼睛。
随着这些图片在电视和报纸上出现，这个问题引起了公众的关注。如果事实证明这是由于氟利昂造成的，那么这将是一场人们可以察觉的科学危机。他们意识到，如果这样的事情发生在他们自己身上，那将是一场非常个人化的事情。
臭氧空洞也具有科学之谜的魅力。即使是最优秀的专家也无法确定它为什么会发生，但证据却很明显：它确实存在。它比任何人对氟利昂的模型预测都要严重很多倍。
如果要解开这个谜团，我们需要更多的数据。获取这些数据的过程也会激发公众的想象力，因为南极洲代表着巨大的未知和未开发，是科学英雄为了知识不惜走极端的地方。这个问题不是一两个科学家单独解决的。它需要团队进行多次测量，以及其他在实验室或日益复杂的模型上工作的团队。
全世界都在关注，所以我们必须快速完成，而且必须完成得好。哎呀。但从科学的角度来看，这是最令人兴奋和有趣的事情。对我来说，没有什么比破解科学谜团更令人着迷的了，还有什么比涉及地球上最冷、最偏远地方的谜团更奇妙的呢？
但它们被认为是一种稀奇古怪的东西，而不是大气化学反应的参与者。气态氯氟烃在平流层的高强度光线下分解，主要转化为盐酸和硝酸氯气体。只要氯气存在，臭氧就是安全的。这两种物质在气相中根本不发生反应。
全世界都在关注，所以我们需要迅速行动，并且做好。
这绝不是故事的全部，但这些云层表面的氯化学反应将成为形成臭氧空洞的关键第一步，并且对于当今平流层的建模仍然至关重要。北极之所以没有形成臭氧空洞，原因很简单，因为北极通常比南极温暖得多，尽管最近几年北极经历了极寒天气，那里的臭氧消耗量与南极不相上下。
同月，我在一次科学会议上向同事们介绍了这项研究。我清楚地记得，我的报告遭到了质疑，提出了许多尖锐的问题。但尖锐的问题正是科学的本质，它们使我们的工作更加强大。如果人们要根据它做出工业决策或制定政策，我们的工作就必须强大。
磷1987 年《蒙特利尔议定书》保护臭氧层被誉为世界上最伟大的国际环境成功案例，受到全球赞誉，并被誉为人类在管理环境风险方面取得的成就的证据。在解决臭氧问题时，我们得到了我称之为“三个 P”的完美结合的帮助：它对个人健康有深远影响，其科学性对非专家来说很容易理解，解决方案非常实用。
防止臭氧层消耗具有巨大的好处，因为美国消费者采取行动，不再使用喷雾罐中的氟利昂，这一个人选择摧毁了美国氟利昂市场，并让我们的生产商渴望寻找替代品。这是一件容易做到的事情，它让人们感到有力量和兴趣。
如果进步不是取决于个人选择而是取决于政策，那么进步还能发生吗？当然。除了有限的个人选择之外，消除制冷和空调中的氟利昂不是个人消费者能够做到的事情。但该议定书下的技术指导政策激发了必要的创新，以找到这些解决方案，并使它们足够便宜，以便实用。
南极臭氧空洞的发现震惊了全世界，使臭氧问题成为“热点危机”。人们在解决热点危机方面比处理慢热危机要好得多。公众的关注让科学家充满活力，政客们也积极采取行动。科学家们逐渐习惯了团队合作的强大力量：在地球尽头的实地实验中，最重要的是在国际评估报告中。我们不再孤狼般工作，而是成为一个有效的群体，意识到作为一个群体，我们可以比我们任何一个人单独工作时更好地为世界服务。
经许可转载自 可解决：我们如何治愈地球，以及我们如何再次做到 作者：苏珊·所罗门 (Susan Solomon)，芝加哥大学出版社出版。© 2024 苏珊·所罗门。保留所有权利。
封面图片：fran_kie / Shutterstock
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由当今最聪明的思想家阐释的尖端科学。
2024-07-03 21:28:33
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