اولین مطالعه در نوع خود نشان می‌دهد که غلظت اکسیدهای آلومینیوم تخریب‌کننده لایه لایه اوزون در جو زمین می‌تواند در دهه‌های آینده به دلیل افزایش تعداد ماهواره‌های از بین رفته در هنگام ورود مجدد سوخته، ۶۵۰ درصد افزایش یابد. و از آنجایی که ابرصورت‌های فلکی ماهواره‌ای همچنان به جلب منافع شرکت‌های خصوصی ادامه می‌دهند، این می‌تواند خبر بسیار بدی برای سپر محافظ سیاره ما به نام لایه اوزون باشد.
نویسندگان این مطالعه می گویند افزایش غلظت آلاینده های ماهواره ای می تواند “به طور بالقوه قابل توجهی” باشد. ازن تخریب و در نتیجه مانع از بازیابی آهسته و پیوسته لایه اوزون می شود.
لایه اوزون باید در وهله اول بازسازی شود زیرا در دهه 1980 سوراخی در این لایه از بالا باز شد. جنوبگان به دلیل استفاده از گازهای غنی از کلر و فلوئور در مبردها و اسپری های آئروسل. با این حال، این حفره به لطف پروتکل مونترال، که این مواد خطرناک را در سال 1987 ممنوع کرد، در حال ترمیم است. اما اگر تحقیقات جدید تیم درست باشد، این روند بهبودی ممکن است به زودی با یک مانع بزرگ به دلیل یک تهدید جدید ساخته شده توسط انسان روبرو شود: ابر صورت فلکی. به طور خلاصه، ابرصور فلکی مجموعه‌ای از صدها (گاهی اوقات هزاران) ماهواره‌ای هستند که با هم کار می‌کنند.
در سال های گذشته، دانشمندان شروع به ابراز نگرانی کردند در مورد تعداد روزافزون ماهواره هایی که در جو زمین می سوزند. بدنه فضاپیماها از آلومینیوم ساخته شده است که در هنگام سوختن اکسیدهای آلومینیوم تخریب کننده لایه لایه ازن تولید می کند. مطالعه جدید که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی (USC) لس آنجلس انجام شد، اولین مطالعه ای است که تولید این آلاینده ها را در جو مدل کرده و تکامل غلظت آنها را بر اساس توزیع پیش بینی شده ماهواره ها ارزیابی می کند.
متصل: Blinded by the Light: ابرصورت فلکی ماهواره چقدر برای نجوم بد هستند؟
این مطالعه از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی در مقیاس اتمی برای تعیین کمیت میزان آلومینا تولید شده برای ورود مجدد یک ماهواره مدل استفاده می‌کند و سپس از تعداد ماهواره‌های با ورود مجدد برنامه‌ریزی‌شده برای ابرصورت‌های فلکی ماهواره‌ای برای پیش‌بینی مقدار اکسید آلومینا استفاده می‌کند. جوزف وانگ، استاد فضانوردی و هوافضا و مهندسی مکانیک در USC و نویسنده مسئول این مطالعه، به Space.com گفت که در آینده تولید شود.
محققان دریافتند که تا سال 2022، حدود 332 متریک تن از ماهواره‌های قدیمی در اتمسفر سوخته و در این فرآیند، 17 متریک تن ذرات آلومینا تولید می‌شود. بین سال‌های 2016 و 2022، غلظت این اکسیدها در اتمسفر هشت برابر شد و با افزایش تعداد ماهواره‌های پرتاب شده و مجدداً به افزایش بیشتر ادامه خواهد داد.
طبق گزارش آژانس فضایی اروپادر حال حاضر حدود 12540 ماهواره در مدار زمین قرار دارند که از این تعداد حدود 9800 ماهواره فعال هستند. تا پایان این دهه، به دلیل برنامه‌ریزی‌های شرکت‌های خصوصی برای ساخت مگا صورت فلکی متشکل از ده‌ها هزار ماهواره پخش اینترنتی در مدار پایین زمین، این تعداد می‌تواند ده برابر شود. از SpaceX استارلینک به عنوان مثال، ابرصورت فلکی در حال حاضر از بیش از 6000 فضاپیما تشکیل شده است و این شرکت قصد دارد در مجموع تا 40000 ماهواره را برای این تلاش مستقر کند. شرکت هایی از جمله OneWeb، آمازون و پروژه های چینی G60 و Guowang در حال توسعه ابر صورت فلکی خود هستند.
اگر همه این برنامه ها به نتیجه برسند، تا سال 2030 می توان سالانه 3200 تن از اجسام ماهواره ای در جو بسوزد. منجر به افزایش 650 درصدی غلظت این ذرات در مقایسه با سطوح طبیعی می شود.
وانگ گفت تا 30 سال طول می کشد تا ذرات که ابتدا در ارتفاع 50 مایلی (85 کیلومتری) جمع می شوند، جایی که بیشتر مواد ماهواره تبخیر می شوند، تا به ارتفاعاتی که لایه اوزون در آن قرار دارد برسند. تنها در این صورت است که اکسیدها کار ویرانگر خود را آغاز می کنند. محققان تأثیر روی سپر محافظ ازن را به طور دقیق مطالعه نکرده اند. با این حال، آنها تاکید کردند که این اثرات می تواند “مهم” باشد.
بیشتر ازن محافظ سیاره است در استراتوسفر متمرکز شده است در ارتفاعات بین نه تا 28 مایل (15 تا 30 کیلومتر). ازن اشعه مضر فرابنفش (UV) را جذب می کند و از موجودات زنده روی سطح سیاره در برابر آسیب محافظت می کند.
به گفته محققان، برخلاف مواد سنتی تخریب کننده لایه ازن، ذرات آلومینا بدون مصرف در واکنش ها، فرآیندهای تخریب لایه ازن را آغاز می کنند. بنابراین غلظت این مواد ثابت می ماند که به اکسیدها اجازه می دهد ادامه داد کار مضر آنها تا زمانی که به طور طبیعی به ارتفاعات پایین تر زیر لایه اوزون نزول کنند. وانگ گفت، با این حال، ممکن است تا 30 سال طول بکشد.
اگرچه سالانه مواد شهاب سنگی بسیار بیشتری نسبت به ماهواره های ساخت بشر وارد جو زمین می شود، اما این سنگ فضایی طبیعی حاوی آلومینیوم نیست و بنابراین هیچ خطری برای لایه اوزون ندارد. محققان گفتند تحقیقات بیشتری برای درک کامل خطرات ابرصورت فلکی برای سیاره ما مورد نیاز است.
خوزه پدرو فریرا، محقق و سرپرست USC، “شیمی و فیزیک این محصولات ثانویه هنگام سرد شدن و ته نشین شدن آنها در جو، از جمله واکنش های شیمیایی با ازن، موضوع این مطالعه نیست و به طور کامل توسط جامعه درک نمی شود.” نویسنده این مطالعه در ایمیلی به Space.com گفت. “به همین دلیل، هر گونه نتیجه گیری در رابطه با اثرات زیست محیطی زودرس است.” این ناشناخته های شناخته شده باید به عنوان انگیزه ای برای تخصیص منابع بیشتر به این خط از تحقیقات، که در حال حاضر توسط گروه ما در USC دنبال می شود، عمل کنند.
یادگیری در 12 ژوئن در مجله Geophysical Research Letters منتشر شد.
