"Российская Академия Наук" - читать интересную книгу автора (Турчин Алексей)

А.В. Турчин

2.2. Глобальное химическое заражение

Химическое оружие обычно не рассматривается в качестве оружия конца света. Это связано с тем, что для глобального заражения атмосферы требуются очень большие количества ядовитого вещества, а также с тем, что это вещество или химически неустойчиво, или легко вымывается из атмосферы. Глобальное химическое заражение может произойти из-за внезапной резкой дегазации земных недр, например, вскипания газовых гидратов под морским дном. Однако основной вариант – извержение сверхвулкана с большим выбросом газов. Сам процесс накопления углекислого газа в земной атмосфере за счёт сжигания ископаемого топлива тоже может считаться частью «дегазации недр». Другие возможные причины – крупная авария на химическом производстве, результат деятельности генетически модифицированных организмов в биосфере, и, наконец, сознательное применение химического оружия. В научной фантастике рассматривался вариант выпадения ядовитых химических веществ из ядра кометы. Основным фактором, превращающим химическое оружие в глобальную угрозу, является единство земной атмосферы. Поэтому в этой главе мы рассмотрим и ряд других факторов, действие которых распространяется через атмосферу.

В связи с этим полезно посчитать, какие количества и каких газов могут полностью отравить земную атмосферу. При этом понятно, что газам и ядам гораздо проще противостоять с помощью противогазов и убежищ, чем радиации и биоагентам. Для равномерного заражения всей Земли сильнейшим нервнопаралитическим газом VX потребовалось бы не менее 100 000 тонн этого реагента (если исходить из оценки одна смертельная доза на 1кв. метр, то есть 200 мкг). При этом в Первой мировой войне всего было использовано 120 000 тонн разных ОВ. Примерно столько же (94 000 тонн) было использовано гербицидов в войне во Вьетнаме. Современные мировые запасы отравляющих веществ оцениваются в 80 000 тонн, хотя точных данных по всем странам нет. При этом понятно, что химическое оружие не было приоритетным направлением, и его произвели гораздо меньше, чем могли бы. Понятно также, что вопрос равномерного распределения (то есть доставки) далеко не прост. Газ VX держится в холодном климате очень долго, но при жаре разлагается за несколько дней. Однако теоретически получается возможным произвести и распространить миллионы тонн этого газа или подобного, и создать глобальную угрозу. (Особенно упростится эта задача с развитием конструирования генно-модифицированных организмов.)

Летальная доза токсина ботулизма – около 0,1 мкг. (Что означает, что чтобы убить каждого человека на Земле хватило бы нескольких сот грамм), но он очень неустойчив во внешней среде.

Летальная доза диоксина – около 1 мкг (есть разные оценки), однако он может десятки лет сохраняться в среде и накапливаться в организмах. Утечка примерно 25 кг диоксина в Севесо в Италии вызвала заражение 17 кв. км. Из этого можно прикинуть, что на полное заражение Земли потребуется 500 000 – 1 000 000 тонн диоксина. Это равно объёму нескольких крупных нефтеналивных танкеров. Вероятно, промышленно развитая держава могла бы наработать такой объём за несколько лет.

Возможны также сценарии постепенного накопления в природной среде веществ, опасность которых в начале неочевидна. Так было с фреонами, разрушающими озоновый слой, и диоксинами. Возможно также накопление многих химикатов, которые по отдельности не дают большой летальности, но вместе создают очень тяжёлый фон. Это обычно называется «неблагоприятная экологическая обстановка».

Другим вариантом является полное изменение химического состава атмосферы или утрата ею свойств пригодности для дыхания. Для этого нужен некий мощный источник химических веществ. Им может быть земной вулканизм, о чём речь пойдёт далее. Другие кандидаты: газовые гидраты на дне океана – отравление метаном, или водяной пар, если неким образом всю воду испарить (возможно при необратимом глобальном потеплении.)

Функциональная структура химической катастрофы состоит в отравлении воздуха ядом или утрате атмосферой свойств способности поддерживать жизнь: то есть питать её кислородом, защищать от радиации, поддерживать нужный температурный режим. Химическая катастрофа угрожает земной биосфере даже больше, чем человеку, который может надеть противогаз, но без биосферы человек жить пока не может. Поскольку такая катастрофа носит относительно пассивный характер, то от неё относительно просто защитится в бункерах. Маловероятные варианты:

• Отравление диоксидом углерода сверх того предела, при котором человек может дышать без скафандра (маловероятно, так как нет такого количества полезных ископаемых – только в случае некой природной катастрофы). Однако большое количество CO2 может вырваться и из вулканов. Например, Венера окружена атмосферой из CO2 в сто раз более толстой, чем земная атмосфера, и, вероятно, большая часть этого вещества выделилась из недр, и по некоторым предположениям, относительно недавно. С другой стороны, на Венере нет углеродного цикла, как на Земле.

• Есть также предположение, что в результате восстановления оксида железа в недрах Земли может формироваться значительное количество небиогенного кислорода. И что через 600 миллионов лет он полностью отравит атмосферу . Ухудшить этот сценарий может такая ситуация, если где-то под поверхностью уже скопились большие количества этого или другого газа, и затем они вырываются на поверхность. Вырывающие на поверхность газы будут не только отравлять атмосферу. Они будут раскалены до тысячи градусов, так как везде в недрах горячо. И если произойдет массивный выброс газов (или воды), то он не только отравит атмосферу, но и стерилизует поверхность своим жаром. (Недавно была публикация о том, что глубоко под Землёй обнаружили «океаны воды», но на самом деле там речь идёт только о повышенной – 0,1% – концентрации воды в породах .)

• Катастрофическое выделение метана из газовых гидратов в тундре и на морском дне, что не только усилит парниковые свойства атмосферы, но и, возможно, отравит её .

• Другой вариант – выделение огромных количеств водорода из земных недр (есть предположения, что в центре Земли его много) – См. «Экологические аспекты дегазации Земли» . Это водород разрушает озоновый слой. Также возможно выделение огромных количеств нефти, если верна теория об абиогенном происхождении нефти и огромные количества углеводородов накопились глубоко в Земле. А бурение всё более глубоких скважин продолжается.

• Исчерпание кислорода в атмосфере в результате некого процесса, например, при окислении выделившегося из недр водорода. (Но сжигания топлива в течение тысяч лет недостаточно для этого.) Больше подходит внезапное выделение и сгорание большого количества горючего вещества. Или исчерпание кислорода в результате действие генетически модифицированных организмов, вышедших из-под контроля, например, чего-то вроде азотофиксирующих бактерий. Наконец, в результате прекращения фотосинтеза при одновременно продолжении сжигания минерального топлива. «Подсчитано, что весь кислород земной атмосферы (1200 триллионов тонн) зеленые растения производят по геологическим меркам почти мгновенно – за 3700 лет! Но если земная растительность погибнет – свободный кислород очень быстро исчезнет: он снова соединится с органическим веществом, войдет в состав углекислоты, а также окислит железо в горных породах» . Мы имеем примерно миллион миллиардов тонн кислорода в атмосфере, плюс некоторое количество, растворенное в воде. Количество ископаемого топлива, которое мы окислили за всю историю или собираемся окислить, измеряется тысячами миллиардов тонн, то есть гораздо меньше. Но если мы подорвём способности биосферы к регенерации, а затем утратим технологии, то медленное уменьшение уровня кислорода будет глобальной катастрофой. По некоторым данным, крупнейшее пермское вымирание было связано с резким падением уровня кислорода в воздухе по неизвестной причине (Дж. Лесли).

• Падение кометы с большим количеством ядовитых газов.

• «Чёрный прилив» – отравление мирового океана разлитием большого количества нефти. Непосредственно не может убить людей, но может критически подорвать цепочки питания в биосфере и нарушить производство кислорода и поглощение углекислого газа (что ведёт к потеплению) и, в конечном счёте, перевести человечество в постапокалиптическую стадию. Возможны и другие варианты отравления мирового океана.

• Срыв атмосферы Земли. Что могло бы это вызвать: сильнейший взрыв, придающий большей части атмосферы вторую космическую скорость, солнечная вспышка или внезапное нагревание.

• Прокаливание атмосферы. Здесь я имею в виду не глобальное потепление, как комплексное постепенное явления, а кратковременное нагревание атмосферы до высоких температур в результате неких процессов. А.Портнов в статье «Как погибла жизнь на Марсе» предполагает, что магнитные красные пески (маггемит) на Марсе образовались в ходе бомбардировки планеты осколками её крупного спутника, что привело к нагреву до 800-1000 градусов, при котором происходит формирование таких минералов. Аналогичные отложения им обнаружены в Якутии, где 35 млн. лет назад упал крупный астероид диаметром около 10 км и оставил Попигайский кратер (а также, возможно, вызвал очередное крупное вымирание живых существ). Возможно, что при неких высокоэнергетичских событиях могут образовываться огромные плотные высокотемпературные облака, которые распространяются по поверхности на тысячи километров. Примером их могут быть пирокластические облака при извержении современных вулканов, которые двигаются по поверхности земли или моря с большой скоростью и на значительные расстояния и имеют внутри себя температуру порядка 1000 градусов. Поскольку такие облака непрозрачные, они медленно охлаждаются излучением. Другие возможные причины прокаливания – облучение (например, обломками астероида, выброшенными высоко в стратосферу и огненными шаром от взрыва, вспышка сверхновой) или очень тяжелый горячий газ (достаточно тяжёлый, чтобы не всплывать в воздухе – тяжелые углеводороды?)

• Автокаталитическая реакция, распространяющаяся по всей поверхности Земли в духе льда-9 из романа К. Воннегута «Колыбель для кошки». Пока нет никаких оснований думать, что такая реакция возможна.

Моя субъективная оценка вероятности глобального химического заражения – порядка 0,1% на весь XXI век. Эта вероятность сейчас особенно мала, так как нет таких технологий, и она будет убывать, когда достаточно разовьются средства молекулярного нанотехнологического производства, которые смогут быстро очистить атмосферу или хотя бы защитить людей от заражения (если они сами не вызовут такую катастрофу).

Вывод: хотя теоретическая возможность отравления всей атмосферы газами имеется, она перекрывается возможностью создания токсических и эпидемиологических биоагентов. Любая организация или государство, которое может стремиться к отравлению всей биосферы, гораздо проще и дешевле может это сделать с помощью генетического конструирования. Более того, человек может пережить такое отравление в бункере или нейтрализовать его противоядиями, возможно, сделанными с помощью биотехнологий. Тем не менее, внезапное и значительное отравление воздуха может быть фактором, который создаст один из вариантов постапокалиптического мира.

Выводы по рискам, технологии для которых уже готовы

Исходя из того, что некий риск технологически готов, не следует сбрасывать со счётов неизбежность дальнейшего технологического совершенствования в этой области, а также вероятность принципиальных открытий в этой области или связанных с ней. При этом важно понимать, что опасности, создаваемые новыми технологиями, всегда больше, чем опасности от прежних технологий, хотя бы потому что любые новые технологии могут потенцировать эффективность прежних технологий.

Риски, возникновение которых кажется неизбежным, исходя из текущего характера развития технологий

Далее мы рассматриваем развитие технологий, как самодостаточную тенденцию, которая неподвержена никаким внешним кризисам и рискам ( а также не зависит от человеческой воли). Очевидна односторонность этой точки зрения. Позже мы рассмотрим то, как реализация тех или иных больших и малых рисков может повлиять на развитие технологий и их способность порождать новые риски.