四十年前的今天，三位英國(guó)科學(xué)家報(bào)告稱，南極洲上空發(fā)生了一些奇異且出乎意料的事情。

或許他們當(dāng)時(shí)并不知道，他們的這次發(fā)現(xiàn)是20世紀(jì)最偉大的地球物理發(fā)現(xiàn)之一，并開啟了一段近代史上最重要的科學(xué)故事之一。

△ 從左到右，喬·法曼，布萊恩·加德納，喬恩·尚克林

這三個(gè)科學(xué)家是英國(guó)南極調(diào)查局三位研究人員，分別是喬·法曼、布萊恩·加德納和喬納森·尚克林。

1985年5月16日，該團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)表了一篇論文，清晰地表明南極洲上空的大氣臭氧層出現(xiàn)了一個(gè)空洞。

這項(xiàng)成果催生了史上第一份旨在解決環(huán)境問題的全球性條約——《蒙特利爾議定書》，地球上所有國(guó)家都簽署了該議定書，毫不夸張的說它拯救了地球。

△ 多布森分光光度計(jì)

以下就是他們的故事：

長(zhǎng)期以來，這三位科學(xué)家一直在默默地收集和分析多布森分光光度計(jì)的數(shù)據(jù)，這是20世紀(jì)20年代開發(fā)的一種外觀老舊、可以測(cè)量大氣臭氧的儀器。

起初，他們并沒有在尋找異常現(xiàn)象，他們只是想更好地了解南極洲的大氣。

但在1981年，他們的數(shù)據(jù)開始顯示出一些奇怪的、無法解釋的模式。

最初他們認(rèn)為這種異?？赡苁且?yàn)槎嗖忌止夤舛扔?jì)出了問題。尚克林找來一臺(tái)全新的儀器，并在之后一年的一整個(gè)夏天都帶著它，觀察記錄上面的數(shù)據(jù)，以確定具體異常原因。

△ 尚克林在操作多布森分光光度計(jì)

尚克林發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)圖表上的數(shù)據(jù)隨著時(shí)間推移越來越少了……但是他不清楚是什么地方不對(duì)勁，他懷疑這可能只是個(gè)例。

為了更好了解這個(gè)發(fā)現(xiàn)，他整理了喬·法曼收集的過去十年的數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)系統(tǒng)性的問題，每年春天，南極臭氧濃度都比前一年略低。

之后，三個(gè)科學(xué)家共同努力，進(jìn)一步證實(shí)南極洲上空的臭氧水平隨季節(jié)變化而波動(dòng)。臭氧空洞通常在南極洲春季（8月至10月）達(dá)到最大，然后逐漸縮小，最終在夏季（12月）開始時(shí)消失。

△ 多布森分光光度計(jì)的圖表

臭氧層位于地球表面15至30公里的高度，是大氣中臭氧氣體濃度較高的區(qū)域。這種氣體有助于吸收來自太陽的有害紫外線，它如同一道隱形屏障，保護(hù)著地球上的生命。

如果沒有臭氧層，或者臭氧層出現(xiàn)一個(gè)大洞，我們將遭受更多輻射的侵襲，導(dǎo)致皮膚癌、白內(nèi)障和免疫系統(tǒng)受損的發(fā)病率上升。

同時(shí)這也會(huì)顯著破壞生態(tài)系統(tǒng)，尤其是處于海洋食物鏈底部的浮游生物，它們會(huì)受到顯著影響。

自20世紀(jì)70年代以來，科學(xué)家們一直擔(dān)心氯氟烴（用于氣霧劑和制冷的人造氣體）可能正在破壞臭氧層。

不過，當(dāng)時(shí)主流的理論認(rèn)為，任何破壞都可能發(fā)生在熱帶地區(qū)上空40公里以上的高空，那里的紫外線輻射最為強(qiáng)烈。

在那里，紫外線會(huì)分解氯氟烴分子，釋放出氯原子，進(jìn)而催化破壞臭氧層。

然而，尚克林等人的發(fā)現(xiàn)正好相反，南極洲正在發(fā)生臭氧層損耗，并且損耗速度令人眼花繚亂。

當(dāng)時(shí)，學(xué)界推測(cè)很可能是因?yàn)闃O寒的大氣條件和極地平流層云的形成，創(chuàng)造了一種環(huán)境，使氯氟烴中的氯化合物變得高度活躍。

當(dāng)初春陽光重返南極時(shí)，這些活性氯分子迅速分解臭氧，導(dǎo)致臭氧急劇變薄，即如今人們所熟知的臭氧空洞。

1986年，美國(guó)科學(xué)家發(fā)表的一篇論文證實(shí)了這種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，并確認(rèn)氯氟烴是南極洲臭氧層破壞的直接原因。

考慮到臭氧對(duì)地球的重要性，世界各國(guó)必須團(tuán)結(jié)起來，制定計(jì)劃，盡快逐步淘汰這些化學(xué)物質(zhì)的使用。

△ 2024年臭氧空洞演變的3D渲染圖

最成功的國(guó)際協(xié)議

1987年，就在臭氧空洞發(fā)現(xiàn)公布兩年后，197個(gè)國(guó)家和歐盟簽署了世界上第一個(gè)全球環(huán)境條約——《蒙特利爾議定書》，共同逐步淘汰了氯氟烴。

更重要的是，該協(xié)定書還制定了預(yù)防措施，即通過它一樣能夠禁止那些尚未發(fā)明的、以后會(huì)消耗臭氧層的化學(xué)物質(zhì)。

該協(xié)定書是迄今為止唯一得到全世界國(guó)家批準(zhǔn)的聯(lián)合國(guó)條約，被前聯(lián)合國(guó)秘書長(zhǎng)科菲·安南譽(yù)為“迄今為止最成功的國(guó)際協(xié)議”。

那么，這項(xiàng)協(xié)議是為何會(huì)如此迅速地被執(zhí)行呢？

原因很簡(jiǎn)單，它傳遞了明確的信息，提供了直接的解決方案，但或許最重要的是，它不需要人們徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞?/span>。

△ 空調(diào)等的制冷依然可以找到替代品

另外，從ZZ和經(jīng)濟(jì)角度來看，它也帶來了諸多益處。

臭氧層變薄使得更多紫外線到達(dá)地表，從而導(dǎo)致更多紫外線引發(fā)皮膚癌和白內(nèi)障，因此存在公共衛(wèi)生問題，而癌癥長(zhǎng)期以來都是ZZ上的一個(gè)大問題。

制造商們也很樂意轉(zhuǎn)向替代品，因?yàn)槁确鸁N的50年專利期即將到期，商人可以通過生產(chǎn)替代品賺更多錢。

不管怎么樣，因?yàn)?/span>《蒙特利爾議定書》，讓臭氧空洞在過去40年里穩(wěn)步縮小，并且有望完全恢復(fù)（只要任何新的威脅都得到控制）。

△ NASA對(duì)臭氧恢復(fù)情況的預(yù)測(cè)

臭氧空洞何時(shí)能恢復(fù)？

著名大氣化學(xué)家、大氣科學(xué)中心前聯(lián)合主任、在《蒙特利爾議定書》中發(fā)揮了重要作用的約翰·派爾教授在接受采訪時(shí)表示：本世紀(jì)下半葉就有可能恢復(fù)。

之所以恢復(fù)過程緩慢，是因?yàn)橛行怏w的壽命很長(zhǎng)，而且由于年際變化，很難檢測(cè)到恢復(fù)。

但值得一提的是，其實(shí)現(xiàn)在依然有一些非法排放的破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)，例如氟利昂-11，時(shí)常會(huì)有所排放。

除此之外，氣候變化本身也可能使臭氧層恢復(fù)變得更加復(fù)雜，因?yàn)榇髿鉁囟群铜h(huán)流模式的變化可能會(huì)影響臭氧的形成和消耗。

以及早期研究還表明，近年來日益普遍的衛(wèi)星和火箭發(fā)射也可能對(duì)臭氧層產(chǎn)生負(fù)面影響，無論是在發(fā)射過程中還是在衛(wèi)星重返大氣層時(shí)。

盡管存在這些障礙，但《蒙特利爾議定書》仍然是全球合作應(yīng)對(duì)環(huán)境危機(jī)的里程碑。

它表明，只要有清晰的科學(xué)依據(jù)、協(xié)調(diào)一致的政策和國(guó)際承諾，就有可能實(shí)現(xiàn)有意義的改變。

最后

除了臭氧問題之外，目前地球還有一個(gè)已知的、能夠顯著影響地球生態(tài)的事件，那就是全球變暖。

不幸的是，應(yīng)對(duì)氣候變化遠(yuǎn)比臭氧問題復(fù)雜得多，它不可能靠快速解決方案或單一條約來解決，所以這個(gè)問題一直延續(xù)，甚至越來越嚴(yán)重。

文章編譯于：https://www./this-story-is-a-good-one-40-years-ago-scientists-discovered-a-hole-in-the-ozone-layer-and-saved-the-planet-79209