德国 - 艾赫巴里通讯社
首次探测到火箭重返大气层产生的金属污染
在一项前所未有的科学突破中，研究人员首次直接观测并记录了太空碎片在解体进入地球大气层时释放出的金属污染物。这些污染物，包括锂、铝和铜等金属，对地球的保护性臭氧层构成了潜在威胁，凸显了太空垃圾日益增长的环境风险。
一个科学家团队在近期发表于《通讯：地球与环境》(Communications Earth and Environment)期刊上的一项研究中，详细介绍了他们观测到的在德国上空探测到的“锂羽流”。这个羽流源自SpaceX猎鹰9号火箭的上级在返回大气层时燃烧产生的。这一现象于2025年2月19日被观测到，当时研究人员注意到上层大气中的锂浓度异常升高，达到了正常水平的十倍。
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这一发现恰逢人们对地球轨道上太空垃圾累积的担忧日益加剧之时。自太空时代开启近70年来，人类已发射了数千颗卫星、火箭和航天器。然而，在过去十年中，卫星发射数量呈指数级增长，这在很大程度上是由SpaceX等私营公司推动的，其星链（Starlink）系统旨在通过部署数万颗低地球轨道卫星来提供全球互联网覆盖。目前，约有10,000颗卫星正在绕地球运行。
当这些航天器达到其设计寿命终点（通常约为五年）时，它们会重新进入地球高层大气并燃烧殆尽。在这个燃烧过程中，它们会释放出构成它们的金属，包括锂、铝和铜。这些金属在大气中相互作用时，可能会催化化学反应，消耗臭氧分子，从而削弱保护地球免受有害紫外线辐射的臭氧层。
2023年的一项先前研究表明，平流层中约有10%的颗粒物含有来自燃烧后的卫星和火箭残骸的污染物。这些发现促使当前的研究团队试图将此类颗粒物直接追溯到重新进入大气层的太空碎片源头。
研究人员利用了激光雷达（Lidar）技术，这是一种利用特定波长激光脉冲系统，这些脉冲会从特定材料（如锂）上反射回来。他们能够探测到德国上空约100公里处的一片锂云，该云被追踪到是来自在爱尔兰和英国上空解体的猎鹰9号火箭的上级。这些观测结果得到了复杂的大气模拟的证实，模拟显示主导风将锂羽流从火箭在大西洋上空的再入点输送到了德国屈尔隆斯博恩上空的区域，而激光雷达就设在那里。
德国莱布尼茨大气物理研究所的气象学家、该研究的合著者克劳迪娅·施托勒（Claudia Stolle）表示：“这次火箭再入大气层后的几个小时内，我们看到的锂含量是我们平时正常观测到的十倍。”
尽管陨石会自然地向大气中输送金属，但研究人员警告说，所有重返大气层的太空垃圾的累积负荷，未来可能会使大气金属污染增加多达40%。随着越来越多的公司和国家对发射卫星表现出兴趣，追踪这些污染物并评估其环境影响正变得越来越关键。
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施托勒补充道：“它们迟早都会烧毁。”这一发现标志着在理解我们太空活动的环境足迹方面迈出了重要一步，并强调了制定管理太空垃圾和减轻其对地球大气层不利影响的策略的必要性。
