原創 星球研究所 星球研究所 

本文正文約5670字

你將用20分鐘的時間

與碳元素一起

游歷46億年的地球

碳

這個在元素周期表中

排列第六位的化學元素

無所不在、舉足輕重

驚艷世界的喀斯特地貌

由碳構成

（喀斯特地貌主要由碳酸鹽類巖石構成，含有碳元素；下圖為廣西陽朔老寨山的喀斯特景觀，攝影師@于海童）

▼

大地之上的萬物生靈

由碳構成

（構成地球生物細胞的主要元素中，碳元素是核心，因此地球上所有的生命都被稱為碳基生命；下圖為肯尼亞納特龍湖的火烈鳥，攝影師@梅元皎）

▼

見證古代文明進程的木質建筑

由碳構成

（木質建筑材料源于生物，故含有碳元素；請橫屏觀看下圖，故宮太和殿，是我國著名的木結構殿宇，攝影師@馮思緒）

▼

推動近現代文明高速發展的化石燃料

亦由碳構成

（化石燃料包括煤炭、石油等，由古代生物的殘骸形成，故含有碳元素；下圖為俄羅斯露天煤礦，圖片來源@視覺中國）

▼

無可置疑

這是一個碳的世界

如今

碳達峰、碳中和的聲音日益高漲

碳

成為了人類社會的新焦點

（工業生產活動因產生大量二氧化碳排放，成為碳中和議題下的重要討論對象；下圖為茂名的石化工業區，攝影師@林宇先）

▼

不過

碳從哪里來？

它如何塑造了地球的過去？

又將如何影響我們的未來？

本文將帶你探索

從星辰大海到你我身邊的碳的足跡

在一場場碳的循環當中尋找答案

「

目錄

01 緣起：碳從哪里來

02 無機世界：無機碳循環

03 碳基生命：有機碳循環

04 碳基文明：人類碳排放

05 氣候革命：重塑碳循環

」

01

緣起

宇宙中本沒有碳元素

僅由三種元素構成的初始宇宙

甚是單調

而隨后誕生的恒星則成為了“元素工廠”

利用最初的元素創造出了新的元素

其中3個氦原子核聚在一起

便能生成1個碳原子核

碳元素就此誕生

（宇宙中最初的元素為氫、氦、鋰，其通過原子核聚合可以產生其他新的元素，即核聚變過程；下圖為氦的聚變產生碳的過程示意，其中氦4和碳12分別為氦元素和碳元素的主要存在形式，制圖@羅梓涵/星球研究所）

▼

不過恒星的生命是有限的

大質量的恒星在死亡之際

會爆發成為絢麗的星云

其內部蘊含的各種元素也因此彌散開來

宇宙中萬億個“元素工廠”

正是如此不斷制造、散播著碳元素

（蟹狀星云，是一顆大質量恒星爆發后的殘骸，圖片來源@NASA）

▼

約46億年前

太陽系在宇宙漫長的演化中誕生了

初生的太陽系已擁有較豐富的元素種類

各種元素在太陽系內組成塵埃、顆粒

以及更大的天體

其中便包括后來的地球

（從月球上拍攝的地球，圖片來源@NASA）

▼

然而

元素在太陽系內的分布并不均勻

地球誕生的太陽系內部區域

是較重元素的王國

而包含碳在內的較輕元素

大多已搭乘太陽風

去到了太陽系的外部區域

這使地球天然缺乏碳元素

（太陽系八大行星及地球元素比例示意，制圖@羅梓涵/星球研究所）

▼

不過碳元素也并沒有完全缺席

總計數十萬萬億噸的碳元素

將在地球生長的過程中

以塵埃、顆粒、天體的形式被捕捉

并成為地球的一部分

它們是浩瀚宇宙的亙古余暉

也將是未來地球的命運舵手

（人類對地球的碳總量仍不甚了解，此處碳總量數值僅為粗略估算）

02

無機世界

隨著地球不斷生長

其捕捉天體的能力越來越強

當原始地球生長到一定大小時

外來的天體能以音速十數倍的速度

對地球進行“轟炸”

（天苑四恒星系統中的小行星帶，此處僅作示意，圖片來源@NASA）

▼

如此高的速度

能夠使撞擊區域熔化、形成巖漿

而當撞擊地球的天體足夠大時

地表的一切都將融化

巖漿之海將席卷整個地球表面

這正是約45億年前地球的景象

（現代火山噴發，早期的地球處處皆為此般景象，圖片來源@視覺中國）

▼

與此同時

氣體從巖漿中釋放

它們含有大量的二氧化碳和水蒸氣

并逐漸成為當時地球的大氣層

然而二氧化碳和水蒸氣均是典型的溫室氣體

它們可以輕易吸收地表輻射

造成溫室效應

就像為地球套上了一層保溫罩

（地球早期的巖漿海及大氣層形成示意，制圖@羅梓涵/星球研究所）

▼

彼時的溫室氣體含量遠高出現代大氣水平

這層保溫罩顯得更加“厚實”

熾熱的地表持續加熱大氣

大氣溫度高達1200攝氏度

并長期維持此般高溫

（現代火山產生的巖漿流，此處僅作示意，圖片來源@視覺中國）

▼

不過巖漿海并非永恒的主題

隨著撞擊事件逐漸減少

地表和大氣的溫度開始下降

大氣中的溫室氣體也開始回落地面

水蒸氣率先行動

它們凝結為水滴

為地球帶來了第一場連綿不斷的暴雨

約44億年前

雨水匯成的海洋誕生了

（海洋形成于44億年的數據源自澳大利亞西北部發現的鋯石，而事實上在地球形成的早期，巖漿海與海洋可能反復出現過；下圖為從宇宙中眺望地球的海洋，攝影師@湯洪波）

▼

與此同時

二氧化碳溶入雨水

變成一種弱酸來到地表

這些酸性雨水可以侵蝕地表巖石

并將剝落的礦物質帶入海洋

生成碳酸鹽巖沉沒海底

（二氧化碳除了通過侵蝕陸地巖石進入海洋外，也能夠直接從大氣進入海洋，此處著重闡述第一種過程；下圖為二氧化碳進入海洋與巖石圈示意，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

長年累月

大氣中的二氧化碳

不斷地被搬運到海洋和巖石圈中

這里也便成為了碳在地球上最主要的儲存庫

被稱為海洋碳庫和巖石圈碳庫

（英國多佛白崖，白色的崖壁即碳酸鹽巖構成的海洋沉積物，但此處碳酸鹽巖是生物成因，圖片來源@視覺中國）

▼

不過

二氧化碳會不會就此被海洋和巖石圈一吸而光

使地球完全失去溫室效應呢？

地球板塊運動的出現

為碳的歸宿找到了一個平衡點

在地表大幅降溫后

其下方的軟流圈仍處在部分熔融的狀態

它似一個巨大的傳送帶

能讓漂浮其上的大洋板塊向陸地板塊俯沖碰撞

曾經的碳酸鹽巖將與其他巖石一同融化成巖漿

并轉變為二氧化碳

在火山的怒吼中重新噴出地表

（位于西北太平洋堪察加半島的火山爆發，是太平洋板塊向歐亞板塊俯沖所引發的地質活動，圖片來源@NASA）

▼

重返大氣的二氧化碳也并不會無限增多

在板塊運動的作用下

高山隆起、陸地擴張

更多新鮮巖石出露地表

溶入雨水、變為弱酸的二氧化碳

仍能不斷侵蝕巖石、流入海洋

使大氣中的二氧化碳含量緩慢降低

維系大氣、海洋、巖石圈中的碳平衡

（南阿爾卑斯山脈，當山體被降雨侵蝕時，便會伴隨著二氧化碳的消耗，攝影師@劉世輝）

▼

至此

大氣既向海洋輸送了碳

又從巖石圈中獲得了補充

大氣、海洋、巖石圈中的碳

形成了一個閉環

這就是地球上的無機碳循環

（無機碳循環示意圖，因這一過程誕生時生命尚未出現，故稱無機碳循環，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

然而板塊運動是一個相當漫長的過程

若要完整走完這一循環

需要花費數百萬年至數千萬年的時間

但它就像一個精巧的恒溫器

通過調節大氣中二氧化碳的含量

使地球維持在一個較穩定的溫度區間

而同樣誕生、演化于太陽系內部的金星、火星

則因為缺少健全的碳循環變得截然不同

金星因大氣中的二氧化碳無法被消耗

而炎熱無比

火星因大氣中的二氧化碳得不到補充

而天寒地凍

（金星、地球、火星溫室效應對比圖；導致行星地表溫度差異的因素包括行星距太陽遠近、大氣層厚度等，其中碳循環的完整與否亦是此三顆行星地表溫度差異的主要因素之一，制圖@羅梓涵/星球研究所）

▼

碳循環就像為地球施展了魔法

為地球提供了恰到好處的溫室效應

將其塑造成最適宜生命誕生的家園

往后數億年

生命不辱使命地在地球出現

而生命又將反過來

深刻改變地球的碳循環

03

碳基生命

約38億年前

在海洋深處的一個角落

碳元素與氧、氫、氮等元素聚在一起

逐漸演變成細胞

以碳元素為核心的碳基生命就此誕生了

（美國黃石公園的大棱鏡溫泉，泉周的艷麗色彩源自各種細菌，而細菌正是最古老的生命之一，圖片來源@視覺中國）

▼

生命誕生之初的地球幾乎沒有氧氣

早期的生命也僅深居海洋搖籃

在漫長歲月中緩緩演化

然而波瀾不驚從不是地球的風格

約27億年前出現的藍細菌

突然打破了這份寧靜

它們帶來了生命史上最偉大的發明

光合作用

將生命與地球雙雙推向大變革

（澳大利亞鯊魚灣星空下的疊層石，疊層石是藍細菌等微生物在生長過程中形成的沉積構造，攝影師@Tea-tia）

▼

生活在淺海區域的藍藻

能夠利用太陽光

將二氧化碳和水變為自身所需的營養

并釋放氧氣

隨著藍藻的大量繁殖

海水和大氣中的氧氣含量逐漸提升

大量的二氧化碳也從大氣轉移到生命中

然而

無機碳循環無法立刻填補

大量從大氣中逃脫的二氧化碳

溫室效應因此走向衰弱

全球開始變冷，直至冰封

約在24億年前

地球變成了一個“雪球地球”

（該時期被稱為休倫冰期，除上述原因外，大氣中大量甲烷被氧化也被認為是此次地球變冷的重要原因之一；雪球地球想象圖，其以現代地球為底，此處僅作示意，圖片來源@Wikimedia Commons）

▼

緊接著的是長達3億年的凜凜寒冬

全球的光合作用都幾近停止

在無機碳循環非常緩慢的調節下

大氣中二氧化碳的濃度慢慢回升

地表溫度方才慢慢回到正軌

生命在這場磨礪之后不斷演化

直至植物、動物相繼出現

從海洋登上陸地、飛向天空

組成太陽系中絕無僅有的生物圈

構建起一種新的碳循環模式

（動植物群落，他們構成了地球的生物圈，圖片來源@視覺中國）

▼

光合作用的重任落在植物身上

它們用外部環境中的二氧化碳

生產出生命所需的有機碳

其中約4億年前出現的森林

成為植物界的個中翹楚

它存儲著生物圈中90%以上的有機碳

是名副其實的森林碳庫

（位于南美洲的亞馬孫熱帶雨林，為地球上最大森林，圖片來源@視覺中國）

▼

隨后

動物通過捕食植物或其他動物

來獲得光合作用產生的有機碳

碳便是以此方式從外部環境進入生物圈

并在生物圈中流動起來

（正在進食的熊貓，攝影師@周孟棋）

▼

當動植物死后

微生物登場

它們會將動植物尸體中的有機碳

分解成二氧化碳排出

碳又從生物圈回到了外部環境

（即將枯萎的胡楊，在一定條件下，枯萎的樹木將被分解為二氧化碳、水、無機鹽等物質，攝影師@陶洪）

▼

此外

生命已經適應了氧氣環境

它們還能夠利用氧氣進行呼吸

并在這一過程中釋放二氧化碳

成為碳從生物圈回到外部環境的又一途徑

至此

生命中的碳也成功閉環

這就是地球上的短期有機碳循環

（此處未涉及被掩埋的生物尸體在巖石圈中的變化，故為有機碳的短期循環；下圖為短期有機碳循環示意圖，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

這一循環如同一支生命畫筆

將生物圈與外部環境連成一個整體

使碳元素可以進入、流動、儲存于生物圈

譜繪出龐大的生物總量和豐富的生物種類

為地球增添色彩

（正在過河的角馬群，圖片來源@視覺中國）

▼

有機碳循環的周期與動植物壽命相聯系

因此僅數十年至數百年便能走完一圈

然而部分的有機碳

不甘于數百年的短途旅行

它們躲避了被微生物分解的命運

被掩埋至地層深處

轉變為煤炭、石油、天然氣等化石燃料

參與到巖石圈的長期有機碳循環中

（化石燃料形成示意，其中煤炭以陸上植物形成為例，石油、天然氣以海洋生物形成為例，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

在自然條件下

它們需要經歷數千萬年的板塊運動

方能重回大氣

或是抬升至地表，被自然之火燃燒

或是俯沖至軟流圈，隨巖漿一同噴出

（阿塞拜疆的泥火山，是由地下天然氣在壓力作用下，夾帶泥漿噴出地表所形成的泥丘，在自然條件下出露地表的天然氣將被氧化為二氧化碳進入大氣，圖片來源@視覺中國）

▼

生命將地球變得豐富多彩

但生命創造的有機碳循環是脆弱的

當地球發生大規模的火山爆發

當小行星無情地撞向地球

當地球突然進入寒冷時期

地球上的植物都將因為生存環境的劇變

而難以進行光合作用

有機碳循環從源頭上遭到了破壞

生態系統便也隨之走向奔潰

這便是生物大滅絕事件的原因之一

（地球歷史上至少發生過5次生物大滅絕事件，歷次事件的原因均無定論，但植物光合作用的降低而導致的食物鏈崩潰被認為是多次事件的原因之一，如規模最大的二疊紀-三疊紀滅絕事件，以及最為人們熟知的恐龍大滅絕事件；請橫屏觀看下圖，為祿豐龍化石，攝影師@周明佳）

▼

所幸

在每次生物大滅絕后

都有幸運的物種續寫地球的生命史詩

有機碳循環也會慢慢自我修復

重構地球的勃勃生機

在滅絕與重生的輪回中

人類也將出現

并踏上通往文明的道路

而文明又將為地球碳循環帶來什么呢？

04

碳基文明

約7000萬年前

非洲板塊、印澳板塊不斷北移

并與歐亞板塊碰撞

在這次巨大的碰撞之中

阿爾卑斯至喜馬拉雅一帶全線隆升

大量新鮮巖石隨之出露地表

大氣中的二氧化碳因侵蝕這些巖石

而被大量消耗

地球也在不久后走上降溫的道路

（喜馬拉雅山的南迦巴瓦峰，攝影師@行影不離）

▼

約260萬年前

地球的南北極均已冰原廣布

隨即進入大冰期

此后不久

最早的人屬物種也在這寒冷的時代誕生了

此時仍是天然生物圈一員的人類

在捕食與被捕食之間摸索前行

（生活在數十萬年前的北京猿人形象，其在物種分類上屬于人屬的直立人，是最早的人屬物種之一，圖片來源@視覺中國）

▼

約100萬年前

自然界中的火焰改變了人類的認知

寒夜中的人類發現火焰竟能如此溫暖

火自此成為人類神往的事物

（閃電是自然起火的原因之一，攝影師@李雨森）

▼

隨后

人類掌握了自己生火的本領

火成為了人類的工具和武器

而人類也因此成為了地球碳循環的新要素

因為使用火便是將生物中的有機碳

轉變為二氧化碳并排入大氣的過程

受限于當時人類的數量和用火的規模

這些額外排出的二氧化碳

很快便被地球碳循環調節了

但毫無疑問的是

人類自此踏上了改變地球碳循環的道路

（火已成為現代人類不可或缺的事物，下圖為彝族火把節，攝影師@潘泉）

▼

約1萬年前

人類已遍布世界各地

植物的種子改變了人類的生活

人類發現將種子埋進土里

便能在一段時間后獲得食物

如此一來便可以定居生活

不再需要依靠遷徙來維系生計

（現代收割水稻的場景，攝影師@肖奕叁）

▼

這便是農業的誕生

人類對地球碳循環的切實影響也自此伊始

種植作物離不開土地

而隨著人口的增加、居民點的擴大

人類不得不砍伐、焚燒森林來獲得更多的土地

本應在生物圈中存留數百年的碳

提前結束了碳循環的旅行

進入到大氣

（遭到砍伐的亞馬孫熱帶雨林，攝影師@視覺中國）

▼

不久后

世界各地的人類陸續步入文明

人類對農業的需求自然與日俱增

而此時額外排放出的二氧化碳

也被大自然記錄了下來

自7000年前起

大氣中的二氧化碳濃度

已經開始因人類活動而上升

不過這一上升速度

在人類文明早期還非常緩慢

往后六千余年緩緩前行的農業文明

并沒有徹底顛覆地球碳循環

直到18世紀工業革命的降臨

（第一次工業革命的場景畫作，圖片來源@Wikimedia Commons）

▼

1763年

英國的普通維修工詹姆斯·瓦特

偶然得到一個修理蒸汽機的機會

對蒸汽機充滿興趣的瓦特

在維修中發現了傳統蒸汽機效率低下的問題

往后的二十余年

工匠精神推動著瓦特不斷實驗、改造

效率提升數倍的瓦特改良蒸汽機最終問世

（詹姆斯·瓦特的畫像，桌上正是改良蒸汽機的圖紙，圖片來源@Wikimedia Commons）

▼

這一次

人類的智慧改變了人類的發展

在瓦特改良蒸汽機后

工業革命的進展風起云涌

1807年，富爾頓發明了蒸汽輪船

1814年，史蒂芬森發明了蒸汽火車

這些碩碩成果

從根本上改變了人們的生活、生產方式

人類歷史自此進入快車道

滾滾向前

（運行中的現代蒸汽火車，攝影師@姚金輝）

▼

這些生產與交通設備

有一個共同點

便是以化石燃料作為能量來源

為了適應新社會的生產力水平

大量的煤炭、石油被開采并投入使用

它們至今仍是世界運轉的主要動力

（遼寧撫順西露天礦，攝影師@楊誠）

▼

本應在巖石圈中存留數千萬年的碳

大量且迅速地被付之一炬

人類成百萬倍地加速了

地層深處有機碳進入大氣的過程

一個前所未有的碳排放模式出現了

（人類活動的碳排放示意，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

與無機、有機碳循環類似

一個“健康”的碳循環模式

需要一個有進有出的閉環

面對大量被提前釋放的二氧化碳

自然界開始了閉環的嘗試

森林碳庫和海洋碳庫接手了儲碳的任務

然而森林的面積

自農業出現便持續減少

森林的儲碳效率亦不如往昔

（森林大火，與森林砍伐均為森林碳庫的殺手，圖片來源@視覺中國）

▼

海洋在過量吸收二氧化碳后

會發生酸化

進而又會限制其吸收二氧化碳的效率

（海洋酸化將嚴重影響海洋的生物多樣性，珊瑚是易受影響的物種之一，圖片來源@視覺中國）

▼

由于難以追趕人類碳排放的速度

自然界儲碳的任務宣告失敗

自工業革命以來人類所排放的二氧化碳

約30%存于森林

約30%流入海洋

而約40%則留在了大氣

這正是這一碳循環模式所面臨的重大問題

沒有成功閉環

（人類活動碳排放的去向示意，大部分的碳留在了大氣中，而它們在短期內無法參與碳循環，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

大氣中二氧化碳濃度因此迅速提高

從工業革命前的280ppm

上升至了如今的415ppm

這比大自然調節大氣中二氧化碳的速度

快了上萬倍

（近1000年大氣中二氧化碳濃度變化，制圖@羅梓涵/星球研究所）

▼

最近的研究顯示

目前大氣中二氧化碳的濃度

達到200萬年來的最高值

全球地表溫度也因溫室效應的加劇

達到10萬年來的最高值

地球碳循環無疑發生了顛覆性的改變

一系列環境與氣候問題接踵而至

（以上數據來自政府間氣候變化專門委員會第六次評估報告，即IPCC AR6，報告同時指出人類導致的氣候變化也使得極端天氣更加頻繁，包括干旱、暴雨等）

因為地球碳循環的改變

北極夏季的海冰將消融殆盡

“北冰洋”這一名字也將變為歷史的符號

（北極破碎的海冰，圖片來源@視覺中國）

▼

因為地球碳循環的改變

馬爾代夫等小島嶼國家將不復存在

成為茫茫大海中的一滴眼淚

（請橫屏觀看，馬爾代夫庫拉馬提島俯瞰圖，其與諸多島嶼小國家將首當其沖受到氣候變化帶來的影響，攝影師@陳立穩）

▼

因為地球碳循環的改變

干旱將更加肆意

收集雨水或成為我們艱難的求生手段

（非洲居民收集雨水，圖片來源@聯合國官網）

▼

因為地球碳循環的改變

暴雨將更加頻繁

防洪排澇或成為我們習以為常的生活

（2021年7月鄭州特大暴雨后的災情，攝影師@焦瀟翔）

▼

點亮文明之光的人類

如今面臨著巨大的挑戰

站在人類生態的命運轉折點

氣候革命的號角已然吹響

05

氣候革命

在氣候變化的議題上

沒有任何一人能夠置身事外

而人類社會的有識之士們

已經開始行動

1992年6月

各國政府首腦匯聚巴西里約熱內盧

參加聯合國的地球高峰會議

150多個國家在會議期間簽署的

《聯合國氣候變化框架公約》

成為全球應對氣候變化的第一條國際公約

（2021年格拉斯哥氣候大會期間的氣候游行，紙板上書寫著“立即踐行氣候正義”，圖片來源@聯合國官網）

▼

一場場氣候峰會的激烈討論

一項項補充條款的具體政策

緊隨公約誕生

人類共同部署著應對氣候變化的戰略

將氣候革命推向最前線

即控制二氧化碳的排放

然而

農業生產、基礎建設、民眾生活

無可避免地需要使用大量能源

而在世界范圍內

化石能源的使用仍然占壓倒性優勢

減少碳排放便意味著要減少能源的使用

全球的現代化進程都將受到阻礙

（2020年全球一次能源消費比例，制圖@羅梓涵/星球研究所）

▼

但是

維系發展的生產活動不能停止

城市夜晚的萬家燈火不能熄滅

尋找化石能源替代品便是關鍵的突破口

一架架風車拔地而起

一座座大壩跨江而生

一片片電池板連片成海

它們將大自然的風能、水能、太陽能收入囊中

以不排放二氧化碳的清潔方式

為人類社會發電

為氣候革命充能

（請滑動查看，世界各地的清潔能源設施，從左至右依次為中國遼寧的海上風電場、巴西伊泰普水電站、摩洛哥努奧三期光熱電站，攝影師@No one 曉東、視覺中國、祁凱）

▼

這些能源被稱為清潔能源

在氣候變化的背景下

它們成為世界的新潮流

中國也承諾在未來10年里

將清潔能源在一次能源消費的比重

從16%提升至25%

（中國清潔能源占一次能源消費比重變化，制圖@羅梓涵/星球研究所）

▼

不過僅靠能源結構的調整

來減少二氧化碳的排放

還不足以減緩全球快速變暖的趨勢

氣候革命的新高潮也已出現

即去除已排放的二氧化碳

這一思路將為人類活動下的碳循環模式

尋找一個閉環的方式

人類首先從大自然中汲取經驗

通過植樹造林來制造更多的森林碳庫

為大氣中“過量”的二氧化碳尋找新家

（塞罕壩人工林場，攝影師@趙高翔）

▼

但在大量的二氧化碳面前

森林的儲碳能力亦有上限

游刃于工業化兩百余年的人類

開始在技術領域實現突破

探索超越人們想象力的技術手段

工業活動中產生的二氧化碳被收集起來

經運輸后或被注入廢棄油氣田

或被注入深部含鹽水層

甚至被注入幾千米深的海底

讓源自巖石圈的碳，重新回到巖石圈

這便是碳的捕集與封存技術

（二氧化碳被捕集后，除地質封存外還可被利用，這些技術被統稱為CCUS；下圖為碳捕集與封存示意圖，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

如此一來

即使人類活動產生二氧化碳的總量不變

其凈排放量也能得到降低

而當未來的某一天

人類能將一定時間內產生的的二氧化碳

都從大氣中去除

讓它們存于森林、流入海洋、回歸地層

這便是實現了這場氣候革命的一大目標

碳中和

（碳中和下的地球碳循環，制圖@龍雁翎/星球研究所）

▼

實現這一目標無疑是困難且漫長的

自1992年的地球高峰會議

已經過去了將近30年

氣候變化的討論熱度仍然居高不下

但人類在氣候革命每一步中的實踐、創新、突破

都在不斷給予我們希望

在減少碳排放上

2020年全球一次能源消費量和碳排放量

較上年分別下降了4.5%和6.3%

達到1945年以來的最大降幅

（美國阿布洛峽谷核電站，核能亦是清潔能源之一，圖片來源@視覺中國）

▼

在去除已排放的二氧化碳上

2020年全球商業碳捕集與封存設施

已能夠每年永久封存4000萬噸二氧化碳

相比2010年水平已經翻了2倍

（請橫屏觀看，位于塔里木盆地塔克拉瑪干沙漠的油井；碳封存技術在封存二氧化碳的同時也已被用于強化石油開采，此外塔里木盆地也被評估為我國碳封存潛力最大的地區之一，攝影師@文興華）

▼

而就在這場氣候革命如火如荼之際

中國亦向世界宣布了我們的“雙碳目標”

在2030年前實現碳達峰

即全國碳排放自此不再逐年增長

在2060年前實現碳中和

即實現碳的凈零排放

（請橫屏觀看，三峽大壩，是當今世界最大的水力發電站，攝影師@黃正平）

▼

這意味著

我們將推進能源供給側的改革

我們將擁有更多的清潔能源發電站

我們將擁有更高的森林覆蓋率

我們將擁有更先進的碳捕集與封存技術

而這一切的核心是

我們將在發展的過程中

解決發展帶來的問題

我們將在發展的過程中

迎接一個更美好的地球

（內蒙古烏蘭察布的太陽能發電與風力發電站，攝影師@石耀臣）

▼

來自浩瀚宇宙的碳元素

已在地球巡游了46億年

在一場場碳的循環中

塑造了過去和現在的地球

湛藍、深邃、美麗

（1972年于阿波羅17號太空飛船拍攝的地球照片，被命名為“藍色彈珠”，圖片來源@NASA）

▼

如今的人類

正式接過了塑造地球的接力棒

未來的地球將是何模樣

需看我們將如何科學且自然地

與這個碳的世界相處

本文創作團隊

撰文 | 丁昊

編輯 | 云舞空城

圖片 | 晝眠

設計 | 龍雁翎 羅梓涵

審校 | 云舞空城 風沉郁

鳴謝：中國載人航天工程辦公室

參考文獻

[1]汪品先等. 地球系統與演變[M]. 科學出版社, 2018.

[2]Lee R. Kump, James F. Kasting, Robert G. Crane. 地球系統[M]. 高等教育出版社, 2011.

[3]劉南威. 自然地理學（第三版）[M]. 科學出版社, 2014.

[4]Ruddiman, William F. Earth's Climate: past and future (Third Edition)[M]. Macmillan, 2014.

[5]杰弗里·貝內特, 塞思·肖斯塔克. 宇宙中的生命[M]. 機械工業出版社, 2016.

[6]埃里克·蔡森, 史蒂夫·麥克米倫. 今日天文·星系世界和宇宙的一生[M]. 機械工業出版社, 2016.

[7]埃里克·蔡森, 史蒂夫·麥克米倫. 今日天文·恒星：從誕生到死亡[M]. 機械工業出版社, 2016.

[8]埃里克·蔡森, 史蒂夫·麥克米倫. 今日天文·太陽系和地外生命探索[M]. 機械工業出版社, 2016.

[9]日本朝日新聞出版. 46億年的奇跡：地球簡史[M]. 人民文學出版社, 2020.

[10]Zahnle, K., Schaefer, L., Fegley, B. Earth’s earliest atmospheres[J]. Cold Spring Harbor perspectives in biology, 2010: a004895.

[11]Lebrun, T., et al. Thermal evolution of an early magma ocean in interaction with the atmosphere[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2013: 1155-1176.

[12]Li, J., et al. Earth’s carbon deficit caused by early loss through irreversible sublimation[J]. Science Advances, 2021: eabd3632.

[13]全球碳捕集與封存研究院, 2020. 全球碳捕集與封存現狀：2020. 澳大利亞.

[14]生態環境部環境規劃院等. 中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）——中國CCUS路徑研究.

[15]IPCC, 2021. Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis.

[16]歷年《bp世界能源統計年鑒》

原標題：《碳如何玩轉地球？》

閱讀原文