这个简单的管子能拯救世界吗？

今年早些时候，杰克·希格斯 (Jack Higgs) 扫视了科罗拉多州东部平原上空的蓝天。确认没有低空飞行的飞机后，他竖起了大拇指。一位同事拉动一根带子，放飞了一个充满氦气的气球。这只比空气轻的气球飞走了。希格斯跳上一辆皮卡车，飞驰而去。

希格斯是美国科罗拉多州博尔德市国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的一名技术员，他正在加紧回收一台名为 AirCore 的仪器，该仪器现在悬挂在快速上升的气球上。大约 90 分钟后，气球将到达地球大气层顶部，高度约为 100,000 英尺。然后，一个自动装置将释放该设备。在以每小时 150 英里的速度短暂自由落体后，降落伞将减缓上升速度。希格斯之前已经发射过几十次 AirCore。这天，东风猛烈。他急于在着陆前到达预期的着陆点。

有朝一日，AirCore 可以帮助世界各国履行气候变化条约的承诺，例如本月晚些时候即将举行的巴黎气候峰会上将达成的协议。

事实上，让各国诚实履行减排目标已经成为国际社会的首要任务：本月早些时候，法国和中国领导人发表联合声明，表示巴黎峰会达成的任何条约都必须包括监督遵守情况的条款，法国总统弗朗西斯·奥朗德称之为“历史性”。

然而，声明并未给出具体细节，研究人员仍在研究如何准确计算一个国家的二氧化碳排放量。但 AirCore 可能是朝着正确方向迈出的一步。AirCore 没有活动部件，乍一看似乎太原始了，无法使用。

“它非常简单，”科罗拉多州立大学大气物理学家斯科特·丹宁 (Scott Denning) 表示，他没有直接参与该装置的研究。“它只是一根长管”，长约 500 英尺，细如筷子（直径八分之一英寸），并被塞进餐盘大小的线圈中。一端封盖，另一端保持开口。

AirCore 利用重力将空气困在里面。当设备上升到大气层顶部时，逐渐降低的压力会将气体排出。之后，当设备坠落到地面时，空气会冲回管道。随着下降，压力会增加，将空气挤入管道，使其紧贴封盖的一端。着陆时，管道从上到下收集了一个保持有序的样本，“就像磁带录音一样”，大约十年前想到这项发明的 Pieter Tans 说。

Tans 也是 NOAA 的一名员工，负责美国大气中二氧化碳的监测项目。Tans 说，与使用研究飞机取样的替代方案相比，AirCore“非常便宜”。

制造一个 AirCore 设备的成本约为 4,000 美元，任何人都可以制造一个。发射一个 AireCore 的成本约为 2,000 美元，包括氦气、气球等消耗品和人工成本。相比之下，使用喷气式飞机进行研究飞行的成本约为 12,000 美元，Tans 说。而且喷气式飞机的飞行高度不能超过 60,000 英尺。过去，从大气层上半部分获取样本需要火箭或工业尺寸的气球，成本更高。近年来越来越普及的消费级无人机也受到 FAA 指导方针的限制，无法达到几乎相同的高度。

一旦被送上高空，该设备就会从大气层顶部到底部连续收集空气样本，就像树芯收集树木从髓心到树皮的样本一样。然后，当它坠落回地面后，可以将其取回并送往实验室进行分析。在那里，空气核心揭示了整个大气层厚度中二氧化碳浓度的细微变化。

将这些高度精确的信息与不太确定但比气球发射频率更高、覆盖范围更广的卫星数据相结合，科学家可以计算出一个国家（或任何其他地区）向空气中排放了多少二氧化碳。

Tans 表示，一项关键创新是管子的窄孔。如果被困的内容物可以自由混合，该仪器将无法让研究人员准确了解大气中气体混合物如何随高度变化。但在 AirCore 管的高度密闭空间中，搅动样本的涡流无法形成。只有分子的随机运动（一个慢得多的过程）才能混合样本。不过，Tans 表示，即使少量的气体混合也会降低结果，因此必须迅速收回设备。线圈被迅速送往实验室，在那里气体被吹出并用精密设备进行分析。

希格斯说，即使 AirCore 配备了至少三种追踪装置（其中一种是卖给猎人用来追赶猎犬的），但当它落地后，要找回它并不总是那么容易。有一次，它落在了一个堆满粪便的饲养场里。就在一群牛冲出围栏之前，他及时抓住了它。还有一次，一位牧场主听说希格斯为联邦政府工作，禁止他穿过一条牧场。

希格斯说：“他可能以为我是国家安全局的人，在监视他的奶牛。” 手机曾落在树上、电线上，有一次还落在屋顶上。

坦斯说，他仍在完善 AirCore。他想让它更便宜、更容易回收。他说，有朝一日，发射可能会像气象气球一样普遍，后者在世界各地释放了数百个。他希望未来的型号会更轻，也许可以通过滑翔机返回地球，从而降低被暴躁的业主扣为人质的风险。