Į Žemę sugrįžtančios kosminės šiukšlės, sudegdamos atmosferoje, į iki šiol beveik neužterštus viršutinius atmosferos sluoksnius išskiria metalų taršą, rodo naujas tyrimas.
Tyrimą, šiandien paskelbtą žurnale Communications Earth & Environment, atliko Robinas Wingas iš Leibnizo atmosferos fizikos instituto Vokietijoje kartu su tarptautine mokslininkų komanda.
Naudodami itin jautrius lazerius, tyrėjai užfiksavo ličio taršos debesį ir, atsekę jo kilmę, susiejo jį su nekontroliuojamu panaudoto „SpaceX Falcon 9“ raketos viršutinio laipsnio sugrįžimu į Žemę.
Tai pirmasis tiesioginis įrodymas, kad į atmosferą sugrįžtančios kosminės nuolaužos viršutinėje atmosferoje palieka aptinkamą, žmogaus sukeltą cheminį pėdsaką. Be to, tai pirmas atvejis, kai konkretaus kosminės šiukšlės sugrįžimo metu susidaręs teršalų debesis buvo nuolat stebimas nuo žemės paviršiaus.
Atsižvelgiant į tai, kad ateityje planuojama paleisti dar daugiau palydovų, šis įvykis tikrai nebus paskutinis. Jis pabrėžia skubų poreikį vyriausybėms ir kosmoso pramonei imtis veiksmų, kol problema netapo sunkiai suvaldoma.
Mažai pažinta atmosferos dalis
Viršutinę stratosferą, mezosferą ir apatinę termosferą (maždaug 80–120 km aukštyje virš Žemės) apimanti sritis yra viena mažiausiai ištirtų Žemės sistemos dalių. Ji yra per aukštai meteorologiniams balionams, per žemai daugeliui palydovų, o sąlygos per ekstremalios tam, kad ten nuolat skraidytų orlaiviai.
Vis dėlto ši atmosferos dalis yra itin svarbi radijo ryšiui ir GPS signalų sklidimui, viršutinės atmosferos cirkuliacijai bei stratosferos ozono būklei.
Iki šiol viršutinė atmosfera buvo beveik nepažeista žmogaus veiklos. Tačiau naujasis kosmoso amžius į šiuos sluoksnius vis dažniau atneša metalų ir kitų teršalų, atsirandančių palydovams, raketų pakopoms ir kosminėms nuolaužoms sudegant sugrįžimo metu.
Kol kas nėra aišku, kaip tai paveiks stratosferos ozono sluoksnį, saugantį gyvybę Žemėje nuo kenksmingos ultravioletinės spinduliuotės. Vis dėlto pirminiai rezultatai kelia nerimą.
Pavyzdžiui, 2024 m. atlikti tyrimai rodo, kad su raketų startais ir sugrįžimais susijusios aliuminio ir chloro emisijos gali lėtinti ozono sluoksnio atsikūrimą.
Taip pat tikėtina, kad raketų išmetamos suodžių dalelės viršutinėje atmosferoje gali prisidėti prie papildomo šilimo.
Kaip ličio debesis aptiktas lazeriais
Naujajame tyrime mokslininkai pasitelkė itin jautrią lazerinę matavimo sistemą, skirtą aptikti labai mažas metalų koncentracijas mezosferoje ir apatinėje termosferoje pagal jų fluorescenciją. Tai nėra serijinė, plačiai prieinama technologija, tačiau teoriškai ateityje ji galėtų tapti plačiau taikoma.
2025 m. vasario 20 d. tyrėjai užfiksavo aiškų, staigų ličio jonų kiekio padidėjimą. Jis siejamas su ličio baterijomis ir žmogaus pagamintais metaliniais palydovų bei kitų kosminių aparatų konstrukcijų elementais. Šie signalai ryškiai skyrėsi nuo natūralios, meteorinės kilmės dalelių taršos.
Pasitelkę atmosferos trajektorijų modeliavimą, mokslininkai tiksliai susiejo ličio debesies susidarymo laiką ir aukštį su panaudotos „Falcon 9“ raketos pakopos sugrįžimo trajektorija. Raketos laipsnis, degdamas atmosferoje, leidosi iš apatinės termosferos į mezosferą virš Atlanto vandenyno, į vakarus nuo Airijos.
Grėsmė, kuri sparčiai didėja
Palydovų skaičius orbitoje per kelerius metus išaugo nuo kelių tūkstančių iki maždaug 14 000, daugiausia dėl didžiulių žemųjų orbitų palydovų žvaigždynų.
Planuojama paleisti dar daugiau palydovų. Pavyzdžiui, „SpaceX“ yra pateikusi prašymą leisti sukurti iki milijono palydovų žvaigždyną, skirtą kosminiams duomenų centrams. Kiekvienas iš šių palydovų galiausiai sugrįš į Žemės atmosferą ir sudegs. Tą patį padarys ir juos į orbitą iškėlusios raketos pakopos.
Skaičiuojama, kad iki 2030 m. kasdien viršutinėje atmosferoje gali sudegti po kelias tonas kosminių aparatų medžiagų.
Šiuo metu nėra tarptautinio reguliavimo, kuris apimtų tokias emisijas. Teršalai beveik nestebimi, o mokslinis supratimas apie galimą jų poveikį atmosferai ir klimatui išlieka labai ribotas.
Naujoji ličio debesies detekcija aiškiai parodė, kad sugrįžtančių nuolaužų teršalai yra išmatuojami ir gali būti susiejami su konkrečiais įvykiais. Tai svarbus žingsnis siekiant užtikrinti, kad kosmoso veiklą vykdančios bendrovės prisiimtų atsakomybę už savo veiklos padarinius.
Siekiant spręsti šią problemą, būtinos tarptautinės reguliavimo iniciatyvos, kurios leistų bendradarbiauti vyriausybėms, pramonei ir mokslininkams, kuriant stebėjimo tinklus bei matavimo sistemas, skirtas sekti, kaip ši nauja taršos rūšis keičia mūsų atmosferą.
Kosmoso pramonei sparčiai plečiantis, pastangos suprasti, stebėti ir reguliuoti viršutinės atmosferos taršą turi augti ne lėčiau.
