美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的一枚火箭在重返地球大氣層時(shí)燒毀，其釋放的金屬蒸汽羽流飄至歐洲上空。隨著全球航天器與衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)，這類由太空活動(dòng)引發(fā)的大氣污染問(wèn)題正引發(fā)科學(xué)界的高度警惕。相關(guān)研究成果已于2月19日發(fā)表在《通訊-地球與環(huán)境》期刊上。

時(shí)間回溯至2025年2月19日，一枚獵鷹9號(hào)火箭的第二級(jí)因發(fā)動(dòng)機(jī)故障失控，在北大西洋上空脫離軌道墜落。按照原計(jì)劃，該火箭本應(yīng)在太平洋濺落以實(shí)現(xiàn)回收復(fù)用。

歐洲多個(gè)地區(qū)的民眾目擊到燃燒的火箭殘骸劃過(guò)夜空，部分碎片最終墜落在波蘭一處倉(cāng)庫(kù)后方。德國(guó)萊布尼茨大氣物理研究所的Robin Wing及其團(tuán)隊(duì)在得知這一消息后，迅速啟動(dòng)了用于大氣監(jiān)測(cè)的激光雷達(dá)設(shè)備。

20小時(shí)后，激光雷達(dá)檢測(cè)到該區(qū)域高空大氣中的鋰含量驟增10倍。鋰是火箭殼體的重要組成材料，此時(shí)蒸發(fā)的金屬羽流正途經(jīng)該區(qū)域上空。大氣模型數(shù)據(jù)顯示，這股羽流已從火箭再入大氣層的初始位置飄移了1600公里。這項(xiàng)研究首次明確證實(shí)了高空大氣污染與航天器重返大氣層過(guò)程之間的直接關(guān)聯(lián)。

Wing指出：“這些微小的金屬顆?？赡軙?huì)加速臭氧層的破壞進(jìn)程，在平流層和中間層形成特殊云層，進(jìn)而改變陽(yáng)光在大氣中的傳播路徑。不過(guò)，目前針對(duì)這些影響的研究仍不夠充分。”

隨著商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，以及SpaceX的Starlink、亞馬遜的Leo等大型衛(wèi)星星座計(jì)劃的推進(jìn)，公眾對(duì)這類污染的擔(dān)憂與日俱增。當(dāng)前在軌衛(wèi)星數(shù)量已達(dá)1.45萬(wàn)顆，而SpaceX在上個(gè)月剛提交了再發(fā)射100萬(wàn)顆衛(wèi)星的申請(qǐng)，以實(shí)現(xiàn)埃隆·馬斯克構(gòu)建軌道數(shù)據(jù)中心、為人工智能提供算力支持的目標(biāo)。

為避免衛(wèi)星碰撞產(chǎn)生更多太空垃圾，衛(wèi)星在壽命終結(jié)時(shí)通常會(huì)被引導(dǎo)受控墜落并在大氣層中燒毀。有專家預(yù)測(cè)，未來(lái)10年內(nèi)，進(jìn)入大氣層的太空垃圾顆粒數(shù)量可能增長(zhǎng)50倍，其質(zhì)量將超過(guò)同期進(jìn)入地球大氣層的流星體質(zhì)量的40%。

美國(guó)普渡大學(xué)的Daniel Cziczo表示：“許多人存在一種誤解，認(rèn)為太空碎片在大氣中燒毀后就會(huì)完全消失?，F(xiàn)在，我們必須對(duì)這些物質(zhì)可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行深入系統(tǒng)的分析?！?/p>

據(jù)估算，此次獵鷹9號(hào)火箭羽流中含有約30千克鋰。但考慮到火箭殼體的合金構(gòu)成，其中鋁的含量遠(yuǎn)高于鋰。汽化后的鋁會(huì)與大氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鋁顆粒。這些顆粒能夠?yàn)槁然衔锾峁┓磻?yīng)界面，使其更易分解。通過(guò)這一過(guò)程釋放的氯自由基會(huì)與平流層中的臭氧分子發(fā)生反應(yīng)，從而破壞臭氧層。

當(dāng)前在軌衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到歷史峰值，它們?cè)跓龤н^(guò)程中會(huì)持續(xù)產(chǎn)生新的大氣污染物。研究人員估計(jì)，每年因航天器燒毀而進(jìn)入大氣的氧化鋁約為1000噸，且這一數(shù)字仍在不斷上升。這可能導(dǎo)致南半球的臭氧層空洞再次擴(kuò)大，而此前隨著各國(guó)逐步淘汰含臭氧層消耗物質(zhì)的制冷劑，臭氧層空洞已呈現(xiàn)持續(xù)縮小的趨勢(shì)。臭氧層的損耗會(huì)使更多太陽(yáng)紫外線到達(dá)地球表面，從而增加人類患皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)。

英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的Eloise Marais表示：“人為活動(dòng)對(duì)高層大氣的污染影響正逐漸超過(guò)自然污染。太空碎片問(wèn)題正在抵消我們?cè)谛迯?fù)臭氧層空洞方面取得的成果?！?/p>

此外，金屬氧化物顆粒還可作為凝結(jié)核，促使水蒸氣凝結(jié)成水滴，在對(duì)流層上部形成卷云。這類云層通常會(huì)吸收更多熱量，科學(xué)家已在卷云中檢測(cè)到航天器燃燒產(chǎn)生的顆粒。如果這些顆粒確實(shí)促進(jìn)了卷云的形成，可能會(huì)加劇全球變暖，盡管其影響程度遠(yuǎn)小于二氧化碳等主要溫室氣體。

Cziczo強(qiáng)調(diào)：“已有大量科學(xué)證據(jù)表明這些物質(zhì)可能對(duì)大氣產(chǎn)生有害影響。作為科研人員，我們需要明確這些影響是否已經(jīng)發(fā)生，以及其嚴(yán)重程度如何?！?/p>

目前已有一些潛在的解決方案被提出，例如使用木材等環(huán)保材料制造衛(wèi)星，或?qū)⒏嗤艘坌l(wèi)星送入高空的“墓地軌道”。Wing表示：“面對(duì)衛(wèi)星數(shù)量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，我們需要先進(jìn)行充分的研究和規(guī)劃，再推進(jìn)相關(guān)項(xiàng)目?！?/p>

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-03154-8

（原標(biāo)題為《太空垃圾造成的大氣污染令人擔(dān)憂》）

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