一年多前,一枚SpaceX猎鹰9号火箭的上一级在将23颗Starlink卫星送入近地轨道后,坠回地面。
这是一次常规任务——数百次火箭发射中的一次,这些发射已将近10000颗宽带卫星送入太空——当它不受控制地返回时,在欧洲上空约62英里处喷出一大团锂和其他污染物,正如科学家在《通讯地球与环境》期刊上发表的新论文所详述的那样。
随着卫星发射变得越来越普遍,研究人员对我们星球上层大气层的环境影响越来越担忧。不只是SpaceX;还有几家其他公司和政府正计划发射自己的卫星星座。更糟糕的是,卫星的使用寿命有限,这意味着我们将不得不继续无限期地发射它们的替代品——这些发射似乎在不必要地将大气层充满化学物质。
火箭发射似乎在进入太空和返回时将金属和其他污染物注入大气层。例如,研究团队使用德国的一台共振激光雷达,在2025年2月观察到一枚前述SpaceX火箭在爱尔兰西部62英里高空不受控制地重返大气层时产生的大量锂污染云。
SpaceX的火箭体由特殊的铝锂合金制成,这是一种减轻重量的航空航天级合金。重入大气层时,这种材料受热会分解。
该团队声称这是「首次测量到由太空碎片重返大气层导致的上层大气污染,也是首次通过地面激光雷达观测到太空碎片烧蚀的证据」。
重要的是,关于这些污染物的长期影响,我们还有很多不了解的地方。但考虑到预计有多少火箭碎片将重返地球大气层,他们认为这绝对值得探索。
「这一发现支持了人们越来越强烈的担忧,即太空交通可能会以尚未完全理解的方式污染上层大气,」该团队在论文中写道。「卫星发射和重返的持续增长可能导致累积效应,对长期大气成分和气候相互作用产生影响。」
专家来说,考虑到对我们星球臭氧层可能产生的影响,这是一个特别令人担忧的发现。臭氧层是位于地球表面上方10到25英里处的保护气体层,吸收来自太阳的绝大部分有害紫外线辐射。
例如,2024年的一项研究发现,卫星在重返大气层燃烧时同样可以将铝氧化物等有害污染物注入上层大气。
但仅猎鹰9号上级阶段的高度就达46英尺,其规模之大令专家们担忧。莱布尼茨大气物理研究所教授、这篇最新论文的合著者Robin Wing向BBC解释的锂含量背景是,天然情况下小型流星每天沉积约50到80克这种元素。
「因此,一枚猎鹰9号火箭约有66磅,这是相当大的量,」他说。「我们最大的担忧是铝和铝氧化物与臭氧层的相互作用。」
但就目前而言,对大气层控制气候和温度的能力的确切影响仍然未知。
「这是一个新的科学领域,」Wing告诉BBC。「这很难推测,因为它变化如此之快。我希望如果我们现在开始测量,也许能够走在曲线之前,在任何潜在问题变得严重之前识别出来。」
