Spalające się w atmosferze satelity przyczyniają się do zmian klimatu? Tak twierdzą naukowcy z USA

W tym artykule:

1. Czym jest dziura ozonowa?
2. Problem kosmicznych śmieci
3. Wpływ resztek satelitów na atmosferę
4. Satelity i globalne ocieplenie

Firma Elona Muska SpaceX ogłosiła, że pozbędzie się 100 satelitów Starlink. Niewielkie satelity ogromnej konstelacji mają wadę konstrukcyjną, która może doprowadzić do awarii pozostałych urządzeń. Zostaną więc zdeorbitowane i spłoną w atmosferze ziemskiej. Kłopot w tym, że takich deorbitacji jest coraz więcej, a to nie pozostają bez wpływu na klimat.

Czym jest dziura ozonowa?

Dziura ozonowa była jednym z najgłośniejszych tematów dotyczących środowiska w latach 80. i 90. ubiegłego wieku. Warstwa ozonowa znajduje się w stratosferze na wysokości od 15 km do 30 km nad ziemią. Chroni nas oraz inne żywe organizmy przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym Słońca. Jest naszą tarczą.

Kłopot w tym, że sami zrobiliśmy w tej tarczy dziurę. Ilości substancji zubożających warstwę ozonową, jaką jako ludzkość wyemitowaliśmy do atmosfery w latach 70. i 80. doprowadziła do powstania dziur ozonowych na biegunach Ziemi. A te zwiększyły poziom promieniowania ultrafioletowego na powierzchni planety.

Co by się stało, gdyby Ziemia nie miała warstwy ozonowej? Wynik symulacji zaskakuje

Naukowcy przeprowadzili symulację, by ustalić, co by się wydarzyło, gdybyśmy utracili warstwę ozonową. Efekt byłyby niespodziewany. Temperatura na Ziemi spadłaby aż o 3,5 stopnia Celsjusza.

Sytuacja była naprawdę trudna, szczególnie, że groźne gazy były powszechnie używane. Na szczęście w 1987 roku przyjęto międzynarodowe porozumienie, zwane protokołem montrealskim. Dzięki niemu wycofano z użytku wielu substancji zubożających warstwę ozonową. Wśród nich m.in.: chlorofluorowęglowodory (CFC), wodorochlorofluorowęglowodory (HFC) i gazy halonowe stosowane w lodówkach, dezodorantach i innych procesach przemysłowych.

Warstwa ozonowa zaczęła się odradzać. Według raportu opublikowanego w 2023 roku, jeśli używanie szkodliwych substancji nadal będzie zakazane, warstwa ozonowa zostanie przywrócona do stanu z 1980 roku do 2040 roku. W przypadku Antarktydy pełna regeneracja warstwy spodziewana jest około 2066 roku, a w Arktyce do 2045 roku.

Problem kosmicznych śmieci

Z jednej strony jest to znakomita informacja. Ale z drugiej wiele wskazuje na to, że rozrastające się armady satelitarne mogą znacznie zakłócić proces regeneracji warstwy ozonowej.

Zużyte satelity trzeba w jakiś sposób zutylizować. Niska orbita ziemska jest już naprawdę bardzo zatłoczona, a wysyp małych i niedrogich satelitów sprawił, że będzie ich coraz więcej. Wielkie agencje kosmiczne od kilku lat alarmują, że śmieci kosmiczne są coraz większym problemem.

Tylko w 2022 roku na orbitę wyniesiono – według raportu Europejskiej Agencji Kosmicznej – 2409 ładunków, w tym głównie małe satelity. Co więcej, ich żywotność jest krótka. Są projektowane tak, by spalić się w atmosferze po dwóch latach działania na niskiej orbicie ziemskiej. Na tej samej orbicie zidentyfikowano też około 30 tys. kosmicznych odpadków większych niż 10 cm.

Wszystkie wyliczenia wskazują na to, że ta liczba będzie się tylko zwiększać. Może to doprowadzić do tzw. syndromu Kesslera. Czyli sytuacji, w której dochodzi do takiego nagromadzenia na niskiej orbicie obiektów kosmicznych, głównie śmieci, że te, zderzając się ze sobą, będą nieustannie i lawinowo generowały kolejne śmieci. Aby temu zapobiec, konieczne było wprowadzenie regulacji nakazujących deorbitowanie nieczynnych satelitów. I wszystko wydawało się iść w dobrym kierunku. Do chwili, gdy podjęto temat wpływu takiego działania na atmosferę ziemską.

Wpływ resztek satelitów na atmosferę

Początkowo ani sektor kosmiczny, ani astrofizycy nie uważali spalania satelitów podczas ponownego wejścia w atmosferę za poważne zagrożenie środowiskowe – przynajmniej dla atmosfery. W końcu liczba i masa deorbitowanych sond kosmicznych jest wciąż niewielka w porównaniu z 440 tonami meteorytów, które codziennie wchodzą w atmosferę Ziemi. Wydaje się być też znikoma w porównaniu z popiołem wulkanicznym i zanieczyszczeniami emitowanymi przez człowieka w wyniku procesów przemysłowych na Ziemi.

Jednak najnowsze badania wskazują, że wcale nie musi być tak różowo, jakby się nam wydawało. Klimatolodzy coraz częściej przekonują, że spalające się w atmosferze satelity nie pozostają bez wpływu na atmosferę. Swoje obawy opierają na 40 latach badań nad przyczynami powstania dziur ozonowych nad biegunem południowym i północnym.

Dziś wiemy, że utrata ozonu jest wywołana przez gazy przemysłowe wytwarzane przez człowieka. Łączą się one z naturalnymi i bardzo wysoko położonymi polarnymi chmurami stratosferycznymi lub z tzw. chmurami perłowymi. Powierzchnie tych chmur działają jak katalizatory, zamieniając nieaktywne substancje chemiczne w bardziej aktywne formy, które mogą szybko niszczyć ozon.

Satelity i globalne ocieplenie

Jednym z badaczy podnoszących ten temat jest dr Dan Cziczo. To naukowiec z Uniwersytu Purdue w USA i współautor niedawnego badania, w którym wykazano aktywność substancji zubożających warstwę ozonową w stratosferze. Badacz zastanawia się, czy cząstki ze statków kosmicznych wspierają tworzenie się chmur perłowych. I czy prowadzą do utraty ozonu w czasie, gdy atmosfera ziemska dopiero zaczyna się regenerować.

Paradoksalny efekt walki z dziurą ozonową. Protokół montrealski uratował letni lód w Arktyce na 15 lat

Międzynarodowe traktaty dotyczące spraw globalnych – takich jak klimat i atmosfera – mają ogromny wpływ na cały świat. Naukowcy właśnie policzyli, że pozytywnym „ubocznym efektem” ...

Jego zdaniem najbardziej niepokojące jest to, że zaledwie kilka nowych cząstek może wytworzyć więcej tego typu obłoków polarnych. Nie tylko w górnych warstwach atmosfery, ale także w dolnych warstwach atmosfery, gdzie tworzą się chmury pierzaste, czyli cirrusy. To cienkie, delikatne chmury lodowe, które można dostrzec wysoko na niebie, powyżej sześciu kilometrów. Cirrusy mają tendencję do przepuszczania ciepła słonecznego, a następnie zatrzymywania go w atmosferze. Zatem w teorii więcej cirrusów może przyczynić się do zwiększenia globalnego ocieplenia.

Niektórzy astrofizycy twierdzą, że cząsteczki tlenku glinu pochodzące ze statków kosmicznych powodują reakcje chemiczne w atmosferze, które prawdopodobnie wywołają zniszczenie ozonu. Wiemy, że cząstki ze spalających się statków kosmicznych znajdują się w stratosferze. Nie mamy jednak pewności, co to oznacza dla warstwy ozonowej lub klimatu.

Wielu badaczy próbuje zbagatelizować te obawy, twierdząc, że dowody są słabe lub wręcz anegdotyczne. Faktem jest, że w tej chwili spalanie zużytych statków kosmicznych w atmosferze jest najmocniej promowaną metodą pozbywania się śmieci kosmicznych. W dodatku na horyzoncie nie widać innego rozwiązania. Z drugiej strony, właśnie na przykładzie dziury ozonowej nauczyliśmy się tego, że jeśli poczekamy, aż dostępne będą niepodważalne dowody, może być za późno na interwencję.

Źródło: The Conversation.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.