Космічне сміття непомітно забруднює Землю

Як показало нове дослідження, навіть космічне сміття, призначене для утилізації, забруднює атмосферу навколо Землі. Уламки ракет, космічних станцій і мертвих супутників, які згорають при вході в атмосферу, залишають крихітні сліди металу, що затримуються в атмосфері нашої планети.

Наразі невідомо, яким може бути вплив цих слідів. Але зі зростанням кількості запусків у космос кількість металевих парів у стратосфері, за прогнозами, лише збільшуватиметься.

Це відкриття, за словами групи дослідників на чолі з фізиком Деніелом Мерфі з Національного управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA), вимагає вивчення впливу металевої пари в атмосфері та прогнозування того, як вона змінюватиметься з часом.

“В даний час вогнетривкий матеріал у стратосферних частинках – це переважно залізо, кремній і магній з природного метеоритного джерела”, – пишуть дослідники у своїй новій статті.

“Однак, за прогнозами, кількість матеріалу, що повертається з розгінних блоків ракет і супутників, різко збільшиться в найближчі 10-30 років. В результаті кількість алюмінію в стратосферних частинках сірчаної кислоти, як очікується, стане порівнянною з кількістю метеоритного заліза або навіть перевищить її, з невідомими наслідками для включень і зародження льоду”.

Хоча на навколоземній орбіті залишилося багато сміття з перших років людської космічної ери, останні запуски здійснювалися з урахуванням обмеженого терміну експлуатації. Космічні апарати, які з часом зійдуть з орбіти і впадуть назад на Землю, розробляються з використанням матеріалів, які згорять у верхніх шарах атмосфери, а не впадуть на поверхню.

Але незрозуміло, що станеться з випаровуваними побічними продуктами входу в атмосферу. Мерфі та його колеги хотіли з’ясувати, чи затримується пара з цих деорбітів у стратосфері. Вони взяли зразки стратосферних аерозолів і проаналізували їх за допомогою приладу для аналізу частинок за допомогою лазерного мас-спектрометра (PALMS) на борту висотного літака НАСА WB-57.

Аерозолі в стратосфері – це переважно краплі сірчаної кислоти, що утворюються в результаті окислення газу карбонілсульфіду, який зустрічається як у природі, так і як забруднювач атмосфери. Ці краплі можуть містити сліди металів і кремнію, отримані при падінні метеоритів, поверхня яких випаровується під час падіння.

Команда проаналізувала близько 500 000 окремих аерозольних крапель, шукаючи сліди металів, які використовуються у виробництві космічних апаратів. Вони виявили близько 20 металів.

Деякі з цих металів були у співвідношенні, що відповідає випаровуванню метеоритів, але інші, такі як літій, алюміній, мідь і свинець, перевищували очікувану кількість від метеоритної абляції. Команда виявила, що цей надлишок відповідає співвідношенню, очікуваному при виробництві космічних кораблів.

Інші знайдені метали, такі як ніобій і гафній, є поширеними в космічних апаратах, але зовсім не поширені в метеоритах. Загалом, команда виявила, що близько 10 відсотків стратосферних аерозолів вище певного розміру містять частинки випаруваних космічних апаратів.

Візуалізація поточного розподілу космічного сміття. (AstriaGraph)

Існує кілька наслідків, які це може мати для Землі та атмосфери. Присутність цих частинок може вплинути на те, як вода замерзає на лід у стратосфері, і вплинути на розмір стратосферних аерозольних частинок. Вони також можуть викликати відкладення солі на аерозольних частинках і змінювати рефракцію світла в стратосфері.

Ці зміни можуть здаватися малопомітними, але вони можуть мати непередбачувані наслідки, які ми дійсно повинні дослідити, кажуть дослідники.

“Космічна індустрія вступила в епоху стрімкого зростання. З десятками тисяч малих супутників, які планується вивести на низьку навколоземну орбіту, ця збільшена маса буде розділена на набагато більше випадків входження в атмосферу”, – підсумовують вони.

“Враховуючи, що 10 відсотків стратосферних частинок зараз містять підвищений вміст алюмінію, а також велику кількість випадків входження в атмосферу, цілком ймовірно, що в наступні кілька десятиліть відсоток стратосферних частинок сірчаної кислоти, які містять алюміній та інші метали від входження в атмосферу супутників, буде порівнянним з приблизно 50 відсотками, які зараз містять метеоритні метали”.