با طول عمرهای مختلف از سال ها تا قرن ها، بسیاری از ماهواره هایی که ما به مدار زمین پرتاب می کنیم، به پایین باز می گردند – تقریباً 200 تا 300 شی در سال. و در حالی که ما نسبت به سقوط زباله‌های فضایی محتاط بوده‌ایم، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که استراتوسفر بیشترین ضربه را به خود اختصاص داده است.
وقتی فضاپیما در هنگام ورود مجدد در اتمسفر بالایی می سوزد، فلزاتی که سخت افزار را تشکیل می دهند فقط ناپدید نمی شوند. این شیمیدان اتمسفر گفت: «اکنون ما متوجه شده ایم که آنها به کجا می روند: استراتوسفر دنیل مورفی در NOAA تقریباً 10 درصد از ذرات آئروسل بزرگ در استراتوسفر به این فلزات آلوده هستند..
رسیدن به استراتوسفر
استراتوسفر پایینی 6 تا 20 کیلومتر بالاتر از سطح زمین است که مطالعه آن را دشوار می کند.
ماهواره ها می توانند ترکیب استراتوسفر را توسط هدف گیری یک سنسور به سمت افق و اندازه گیری طول موج های نور در طلوع و غروب خورشید. این شیمیدان اتمسفر گفت: آنها تصویر بزرگ را درک می کنند تروی تورنبری در NOAA که این پروژه را هدایت می کند. برای جمع‌آوری جزئیات بیشتر، دانشمندان می‌توانند ابزارهایی را بر روی هواپیماهای با ارتفاع بالا در استراتوسفر ارسال کنند.
مورفی و همکارانش به ابزاری تخصصی روی آوردند که اثر انگشت شیمیایی تک تک ذرات هوا را اندازه گیری می کند.
محققان این ابزار را برای مقاومت در برابر فشار و دمای پایین هوا تغییر دادند. (خدمه پرواز در طول ماموریت ها لباس فضایی پوشیدند و اکسیژن خالص تنفس کردند.) این ابزار که به مخروط دماغه یک هواپیمای ارتفاع بالا، WB-57 متصل شده بود، در چند نوبت در اوایل امروز بیش از 11 مایل در آسمان بر فراز آلاسکا پرواز کرد. سال هوا در استراتوسفر در طول فصل زمستان به سمت قطب‌های زمین فرود می‌آید، بنابراین نمونه‌های هوا در عرض جغرافیایی بالا نشان می‌دهند که حتی در ارتفاعات بالاتر از هواپیماها چه اتفاقی می‌افتد.
تا آنجا که ما می دانیم، نیوبیم و هافنیوم در هیچ نوع شهاب سنگی که تا به حال دیده ایم وجود ندارد، بنابراین می دانستیم که منبع دیگری برای آنها وجود دارد.
هنگامی که WB-57 در هوای سرد کمیاب پرواز می کرد، این ابزار ذرات منفرد را برداشت. هر ذره پس از داخل شدن، از دو لیزر عبور می کند که اندازه و سرعت آن را تشخیص می دهد و لیزر سوم که آن را تبخیر می کند. یون‌های باقی‌مانده به دو طیف‌سنج جرمی – یکی برای یون‌های مثبت و دیگری برای منفی – دسته‌بندی شدند تا جرم و اجزای عنصری منفرد آنها اندازه‌گیری شود.
این تیم انتظار داشت اسید سولفوریک و فلزات را از غبار طبیعی کیهانی که دائماً زمین را بمباران می کند، بیابند. پس از تجزیه و تحلیل داده های ماموریت 2023 و همچنین داده های یک ماموریت WB-57 بر فراز هیوستون، تگزاس در سال 1998; جهانی ماموریت توموگرافی اتمسفر در سال 2017؛ و الف تحقیقات استراتوسفر در کانزاس در سال 2022، محققان از دیدن عناصری مانند نیوبیم و هافنیوم شگفت زده شدند.
این دانشمند جوی گفت: تا آنجا که ما می دانیم، نیوبیم و هافنیوم در هیچ نوع شهاب سنگی که تا به حال دیده ایم وجود ندارد، بنابراین می دانستیم که منبع دیگری برای آنها وجود دارد. مایا ابوغانمیکی از نویسندگان مطالعه و همکار سابق فوق دکتری NOAA.
استراتوسفر آلوده
زمانی که ماهواره ها به پایان عمر خود می رسند، بسیاری از آنها دوباره وارد مدار زمین می شوند. گرانش آنها را به سرعت به داخل می کشد و اصطکاک در اتمسفر باعث سوختن آنها به بخار می شود که در نهایت به ذرات دیگر جو متراکم می شود.
مهندسان انواع مختلفی از فلزات را برای ساختن هر یک از اجزای یک فضاپیما ترکیب می کنند. وقتی مورفی و تیمش داده های خود را تجزیه و تحلیل کردند، بیش از 20 عنصر ورود مجدد فضاپیما را شناسایی کردند که ترکیباتی مشابه با عناصر مورد استفاده در فضاپیما داشتند. آنها همچنین لیتیوم، آلومینیوم، مس و سرب بیشتری از فضاپیماها نسبت به شهاب سنگ ها پیدا کردند.
تقریباً 10 درصد از تمام ذرات بزرگ اسید سولفوریک، جزء اصلی ذرات معلق در هوای تشکیل‌شده در استراتوسفر، حاوی ردیاب‌های فلزی فضایی انسانی هستند. ابوغانم گفت: «این عدد بزرگی است، با توجه به اینکه ما نمی‌دانستیم که اصلاً فراوان خواهد بود.
با توجه به مشترک گزارش توسط McKinsey & Company و مجمع جهانی اقتصاد، تعداد ماهواره‌ها در مدار زمین ممکن است طی دهه آینده سه برابر شود. ابوغانم گفت که با این میزان، 50 درصد از ذرات اسید سولفوریک می تواند آلوده شود.
هنوز مشخص نیست که این یافته ها چه معنایی برای استراتوسفر و زندگی محافظت می کند. فلزات ماهواره ای می توانند بر توانایی ذرات برای پراکندگی و جذب نور تأثیر بگذارند. و این می تواند میزان رسیدن نور خورشید به زمین را تغییر دهد و در نتیجه بر دمای زمین تأثیر بگذارد.
اکنون ما کارهایی را در مقیاسی انجام می دهیم که پیامدهای جهانی دارد.”
می نویسد، تعیین کمیت تأثیر انسان بر استراتوسفر مهم است زیرا تعداد ماهواره ها احتمالاً در دهه های آینده به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. گراهام مان، یک دانشمند جوی در دانشگاه لیدز که در این مطالعه شرکت نداشت، در یک ایمیل. او نوشت: «این مطالعه تحلیلی پیشگامانه ارائه می دهد. دانشمندان قبلاً نمی دانستند که آلودگی ناشی از انسان چقدر به استراتوسفر رسیده است.
مورفی گفت که تیم احساس می کند این تحقیق فوری است. ما دوست داریم این چیزها را قبل از اینکه همه این ماهواره ها را در مدار قرار دهیم، کشف کنیم، نه بعد از آن.”
همانطور که محققان پیامدهای این یافته های جدید را بررسی می کنند، از ما می خواهند که یک چیز را در ذهن داشته باشیم. تورنبری گفت: «ما اکنون کارهایی را در مقیاسی انجام می دهیم که پیامدهای جهانی دارد. فقط باید این را در نظر داشته باشیم.»
– مولی هرینگ (@mollymherring)، نویسنده علم
این مقاله خبری در منبع ENGAGE ما برای مربیانی که به دنبال اخبار علمی برای درس های کلاس خود هستند، ارائه شده است. همه مقالات ENGAGE را مرور کنیدو نحوه ادغام مقاله را در یک فعالیت در بخش نظرات زیر با مربیان همکار خود به اشتراک بگذارید.
نقل قول: شاه ماهی، M. (2023)، سفینه های فضایی استراتوسفر را با فلز می پاشند، Eos، 104، https://doi.org/10.1029/2023EO230444. ارسال شده در 22 نوامبر 2023
متن © 2023. نویسندگان. CC BY-NC-ND 3.0
مگر اینکه غیر از این ذکر شده باشد، تصاویر مشمول حق چاپ هستند. هرگونه استفاده مجدد بدون اجازه صریح از صاحب حق چاپ ممنوع است.
متصل
