Глава 3. 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 тыс. тонн этого реагента (если исходить из оценки одна смертельная доза на 1 кв. метр, то есть 200 мкг). При этом в первой мировой войне всего было использовано 120 тыс. тонн разных ОВ. Примерно столько же (94 тыс. тонн) было использовано гербицидов в войне во Вьетнаме. Современные мировые запасы отравляющих веществ оцениваются в 80 тыс. тонн, хотя точных данных по общемировым запасам 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 возможно 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. (Это означает, что для уничтожения человечества 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. Отсюда можно заключить, 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 вначале была 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 СО2 может вырваться и из вулканов. Например, Венера окружена атмосферой из СО2 в сто раз более плотной, 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.
Формирование в результате восстановления оксида железа в недрах Земли значительного количества небиогенного кислорода, который может через 600 миллионов лет он полностью отравить атмосферу, как предполагает О.Г. Соротихин [Соротихин, Ушаков 2002]. Ухудшить этот сценарий может ситуация, если где-то под поверхностью уже скопились большие количества этого или другого газа, и затем они вырываются на поверхность в виде вулканического извержения. Впрочем, утверждения Соротихина о небиогенном кислороде подвергаются критике. Вырывающиеся на поверхность газы будут не только отравлять атмосферу. Они будут раскалены до тысячи градусов. 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 породах1.)
Катастрофическое выделение метана из газовых гидратов в тундре и на морском дне, что не только усилит парниковые свойства атмосферы, но и, возможно, отравит её [Дядин, Гущин 1998].
Другой вариант – выделение огромных количеств водорода из земных недр (есть предположения, что в центре земли его много – cм. Сывороткин В.Л. «Экологические аспекты дегазации земли» [Сывороткин 2002]). 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. Таким процессом может быть внезапное выделение и сгорание большого количества горючего вещества. Или исчерпание кислорода в результате действия генетически модифицированных организмов, вышедших из-под контроля, например, вроде азотофиксирующих бактерий. Наконец, в результате прекращения фотосинтеза при одновременном 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» [Портнов 1999]. 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 биотехнологии, 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 [Leslie 1996]. Шкловский пишет об этой же проблеме: Как уже упоминалось выше, сейчас ежегодно добывается топливо, соответствующее примерно 5 млрд тонн каменного угля. Это топливо сжигается, т. Е. Соединяется с атмосферным кислородом. В результате получается углекислый газ плюс энергия, которая и утилизируется. Следовательно, этот варварский способ получения энергии сопровождается изъятием из земной атмосферы около 20 миллиардов тонн кислорода ежедневно. Много ли это или мало? Чтобы ответить на этот вопрос, оценим полное количество кислорода в земной атмосфере. Это очень легко сделать. Над каждым квадратным сантиметром земной поверхности имеется около 200 г кислорода. Так как поверхность земного шара приблизительно равна 500 миллионов км2 или 5·1018 см2, полное количество кислорода в земной атмосфере около 1021 г или 1015 т. Это означает, что для “поддержания” горения добываемого на Земле топлива земной атмосферы хватит на 50000 лет. Подчеркнем, что на Земле действуют и другие естественные причини, приводящие к связыванию свободного кислорода ее атмосферы. Как оказывается, сжигание топлива сейчас составляет несколько процентов от действия естественных факторов, приводящих к связыванию кислорода земной атмосферы. В итоге существенная часть кислорода свяжется через несколько тысяч лет. Только жизнедеятельность растений непрерывно пополняет эту убыль кислорода из атмосферы. И вот неразумное вмешательство людей в этот миллионами лет устоявшийся кислородный баланс Земли привело к тому, что он нарушается как бы “с двух концов”: уничтожая леса, мы уменьшили “поставку” кислорода в атмосферу по крайней мере на 10%, а сжигая его с топливом, увеличили скорость его ухода из атмосферы на несколько процентов. Если бы в атмосфере кислорода было сравнительно немного — последствия сказались бы очень скоро. Но так как кислорода в земной атмосфере запасено очень много — последствия скажутся только через несколько тысяч лет — характерное время установления динамического равновесия кислорода в атмосфере. Через этот промежуток времени, благодаря деятельности людей за последние несколько десятилетий, равновесное количество кислорода в земной атмосфере уменьшится примерно на 15 — 20%. Но ведь сейчас темп добычи ископаемого горючего и его сжигания продолжает расти! Если так будет продолжаться, то через сотню лет добыча угля и нефти увеличится в несколько десятков раз. А это приведет к катастрофическому уменьшению кислорода в земной атмосфере за какие-нибудь несколько сот лет! Заметим, что мировых ресурсов угля и нефти, особенно еще не разведанных, вполне достаточно для этого самоубийственного дела: не забудем, что каменный уголь — это бывшие растения! Такая “деятельность”, с позволения сказать, “разумных” существ приводит к непрерывному увеличению содержания углекислого газа СO2, что, помимо других вредных последствий, резко нарушает тепловой баланс Земли, о чем речь уже шла раньше» [Шкловский 1987]. Увеличение содержание СО2 увеличит активность растений и снизит активность животных, а также человека по сжиганию топлива, что образует отрицательную обратную связь по содержанию кислорода. Уже сейчас есть кондиционеры, повышающие содержание кислорода в комнате, так что люди смогут достаточно эффективно противостоять постепенному снижению кислорода.
Падение кометы с большим количеством ядовитых газов.
«Чёрный прилив» – отравление мирового океана разлитием большого количества нефти. Непосредственно оно 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. Его могут 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 явление, а кратковременное нагревание атмосферы до высоких температур в результате неких процессов. А. Портнов в статье «Как погибла жизнь на Марсе» [Портнов 1999] предполагает, что магнитные красные пески (маггемит) на марсе образовались в ходе бомбардировки планеты осколками её крупного спутника, что привело к нагреву поверхности до 800-1000 градусов, при котором и 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 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 аналогичная распространению льда-9 из романа К. Воннегута «Колыбель для кошки». Пока нет никаких оснований думать, что такая реакция возможна. (Хотя был случай, когда лекарство от СПИДа самопроизвольно образовало новый изомер, обладающий свойством приона – катализировать образование аналогичного изомера, который вытеснил правильную форму кристалла со всех фабрик в мире и остановил производство.) Или создание искусственного катализатора, крайне эффективно осуществляющего некую реакцию, продукты которой пагубны для всего живого. Распространение сверхкомпьютеров может сделать возможным искусственную разработку новых прионов – например, если будет разрешена задача свёртки белков.
Ещё один возможный фактор риска – это заражение мирового океана поверхностно активными веществами. То есть веществами, влияющими на свойства поверхностей (как пенящие средства) и/или распространяющимися только по поверхностям, как тонкая нефтяная плёнка. Поскольку поверхность является двухмерным объёктом, то для полного её покрытия потребовалось бы гораздо меньше вещества, чем для отравления всего объёма океана. Это приведёт как к гибели морской флоры и фауны, так и (возможно) к ослаблению испарения с поверхности океанов, что повысит их температуру и приведёт к непредсказуемым климатическим последствиям. «Чёрный прилив», упоминавшийся выше, может привести к такому загрязнению, если произойдёт в глобальных масштабах, например, в случае прорыва подземного резервуара абиогенной нефти (если таковые существуют). Пример того, как это может случиться мы видим в 2010 году в Мексиканском заливе, где BP потеряло контроль над одной очень глубокой скважиной (её длина – порядка 11 км, что сравнимо с Кольской сверхглубокой скважиной. И это ещё раз напоминает нам о рисках сверхглубокого бурения.) Подробнее о разливе см. например: http://www.lenta.ru/conf/knizhnikov/ Всего в мире 357 подводных платформ для нефтедобычи, и они в принципе могут быть уязвимы во время военных действий. На них приходится 30% мировой нефтедобычи, то есть порядка 20 млн. баррелей в день.
Заражение всей человеческой популяции и биосферы химическими веществами с отложенным смертельным эффектом. Среди них: мышьяк (возможна связь с болезнью Альцгеймера), бисфенол А (возможная связь с раком, нейродегеративными заболеваниями). Большое разнообразие выпускаемых промышленностью веществ может привести к эффекту множественности, когда каждое вещество будет поражать только малую часть популяции, что сделает трудным его доказанное обнаружение, но при этом на кажого человека найдётся своё вещество, которое ограничивает его репродуктивные способности, поражает интеллект или вызывает рак. Сюда же можно добавить гипотетическую связь мобильных телефонов (или какой-то другой радиочастоты, которая только недавно используется в коммуникациях) с раком.
Вымирание планктона и изменение состава растворённых газов в океане. Большая часть кислорода в атмосфере вырабатывается морским фитоплантктоном. Но с начала XX века его концентрация убывает с интенсивностью 1 % в год. В частности это связано с глобальным потеплением, которое уменьшает интесивность штормов, уменьшает перемешивание вод океана, что привоит к тому, что зоопланктон более эффктивно охотится на фитопланктон в приповерхностных водах. Снижение популяции планткона приводит и к снижению популяции рыбы, которая необходима для нормального питания людей. Кроме того, возникают учатски омертвелой воды, где размножаются анаэробные бактерии, вырабатывающие в качестве отходов сероводород. Сероводород ядовит для дышащих кислородом существ, так что это самоподдерживающийся процесс. Одна из гипотез Пермь-триасового вымирания говорит о том, что одной из основных его причин был резки рост популяции анаэробов в океанах. Кроме того, есть виды планктона, которые вырабатывают нейротоксины.
Распростаренре гена фермента, способного расщеплять любые антибиотики. Бактерии способны обмениваться генами друг с другом, и такой ген найден в супербактерии устойчивой ко всем известным видам антибиотиков, которая была завезена в 2010 году из Индии в Великобританию. В Индии такая бактерия возникла из-за неумеренного использования самых сильных антибиотиков в медицинских процедурах, и возможно, в с/х.
Моя субъективная оценка вероятности вымирания в результате 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.
***
Мы можем сделать определённые выводы относительно технологически достоверных рисков. 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.
Далее мы рассматриваем развитие технологий, как самодостаточную тенденцию, которая не подвержена никаким внешним кризисам и рискам (а также не зависит от человеческой воли), то есть риски, возникновение которых кажется неизбежным, исходя из текущего характера развития технологий. 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.
|
