四十年前的今天，三位英國科學家報告稱，南極洲上空發生了一些奇異且出乎意料的事情。

或許他們當時并不知道，他們的這次發現是20世紀最偉大的地球物理發現之一，并開啟了一段近代史上最重要的科學故事之一。

△ 從左到右，喬·法曼，布萊恩·加德納，喬恩·尚克林

這三個科學家是英國南極調查局三位研究人員，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，該團隊在《自然》雜志上發表了一篇論文，清晰地表明南極洲上空的大氣臭氧層出現了一個空洞。

這項成果催生了史上第一份旨在解決環境問題的全球性條約——《蒙特利爾議定書》，地球上所有國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

以下就是他們的故事：

長期以來，這三位科學家一直在默默地收集和分析多布森分光光度計的數據，這是20世紀20年代開發的一種外觀老舊、可以測量大氣臭氧的儀器。

起初，他們并沒有在尋找異常現象，他們只是想更好地了解南極洲的大氣。

但在1981年，他們的數據開始顯示出一些奇怪的、無法解釋的模式。

最初他們認為這種異常可能是因為多布森分光光度計出了問題。尚克林找來一臺全新的儀器，并在之后一年的一整個夏天都帶著它，觀察記錄上面的數據，以確定具體異常原因。

△ 尚克林在操作多布森分光光度計

尚克林發現，數據圖表上的數據隨著時間推移越來越少了……但是他不清楚是什么地方不對勁，他懷疑這可能只是個例。

為了更好了解這個發現，他整理了喬·法曼收集的過去十年的數據，他發現這是一個系統性的問題，每年春天，南極臭氧濃度都比前一年略低。

之后，三個科學家共同努力，進一步證實南極洲上空的臭氧水平隨季節變化而波動。臭氧空洞通常在南極洲春季（8月至10月）達到最大，然后逐漸縮小，最終在夏季（12月）開始時消失。

△ 多布森分光光度計的圖表

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，保護著地球上的生命。

如果沒有臭氧層，或者臭氧層出現一個大洞，我們將遭受更多輻射的侵襲，導致皮膚癌、白內障和免疫系統受損的發病率上升。

同時這也會顯著破壞生態系統，尤其是處于海洋食物鏈底部的浮游生物，它們會受到顯著影響。

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

不過，當時主流的理論認為，任何破壞都可能發生在熱帶地區上空40公里以上的高空，那里的紫外線輻射最為強烈。

在那里，紫外線會分解氯氟烴分子，釋放出氯原子，進而催化破壞臭氧層。

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

當時，學界推測很可能是因為極寒的大氣條件和極地平流層云的形成，創造了一種環境，使氯氟烴中的氯化合物變得高度活躍。

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

1986年，美國科學家發表的一篇論文證實了這種復雜的化學反應，并確認氯氟烴是南極洲臭氧層破壞的直接原因。

考慮到臭氧對地球的重要性，世界各國必須團結起來，制定計劃，盡快逐步淘汰這些化學物質的使用。

△ 2024年臭氧空洞演變的3D渲染圖

最成功的國際協議

1987年，就在臭氧空洞發現公布兩年后，197個國家和歐盟簽署了世界上第一個全球環境條約——《蒙特利爾議定書》，共同逐步淘汰了氯氟烴。

更重要的是，該協定書還制定了預防措施，即通過它一樣能夠禁止那些尚未發明的、以后會消耗臭氧層的化學物質。

該協定書是迄今為止唯一得到全世界國家批準的聯合國條約，被前聯合國秘書長科菲·安南譽為“迄今為止最成功的國際協議”。

那么，這項協議是為何會如此迅速地被執行呢？

原因很簡單，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人們的生活方式。

△ 空調等的制冷依然可以找到替代品

另外，從ZZ和經濟角度來看，它也帶來了諸多益處。

臭氧層變薄使得更多紫外線到達地表，從而導致更多紫外線引發皮膚癌和白內障，因此存在公共衛生問題，而癌癥長期以來都是ZZ上的一個大問題。

制造商們也很樂意轉向替代品，因為氯氟烴的50年專利期即將到期，商人可以通過生產替代品賺更多錢。

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

△ NASA對臭氧恢復情況的預測

臭氧空洞何時能恢復？

著名大氣化學家、大氣科學中心前聯合主任、在《蒙特利爾議定書》中發揮了重要作用的約翰·派爾教授在接受采訪時表示：本世紀下半葉就有可能恢復。

之所以恢復過程緩慢，是因為有些氣體的壽命很長，而且由于年際變化，很難檢測到恢復。

但值得一提的是，其實現在依然有一些非法排放的破壞臭氧層的化學物質，例如氟利昂-11，時常會有所排放。

除此之外，氣候變化本身也可能使臭氧層恢復變得更加復雜，因為大氣溫度和環流模式的變化可能會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星和火箭發射也可能對臭氧層產生負面影響，無論是在發射過程中還是在衛星重返大氣層時。

盡管存在這些障礙，但《蒙特利爾議定書》仍然是全球合作應對環境危機的里程碑。

它表明，只要有清晰的科學依據、協調一致的政策和國際承諾，就有可能實現有意義的改變。

最后

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

不幸的是，應對氣候變化遠比臭氧問題復雜得多，它不可能靠快速解決方案或單一條約來解決，所以這個問題一直延續，甚至越來越嚴重。

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