美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的一枚火箭在重返大氣層的過程中燒毀，并在歐洲上空釋放出蒸發(fā)的金屬羽流。隨著航天器和衛(wèi)星數(shù)量的增多，這類污染預(yù)計會進一步加劇。相關(guān)研究結(jié)果2月19日發(fā)表于《通訊-地球與環(huán)境》。

一張30秒長曝光照片，記錄了2025年2月19日，一枚獵鷹9號火箭第二級在德國柏林上空重返大氣層的畫面。圖片來源：Gerd Baumgarten 

一年前，2025年2月19日，一枚獵鷹9號火箭的第二級因發(fā)動機故障失去控制，在北大西洋上空脫離軌道墜落。獵鷹9號原計劃在太平洋濺落，以便重復(fù)使用。

歐洲多地的民眾目睹了燃燒的殘骸劃過天際，部分碎片墜落在波蘭的一處倉庫后方。看到這個新聞后，德國萊布尼茨大氣物理研究所的Robin Wing與同事立刻啟動了激光雷達。這是一種用于監(jiān)測大氣的儀器。

20小時后，激光雷達在高空大氣中探測到鋰的含量飆升了10倍。鋰是火箭殼體的關(guān)鍵成分，此時，蒸發(fā)的金屬羽流正飄過該區(qū)域上空。大氣模型顯示，這股金屬羽流已經(jīng)從獵鷹9號的大氣層再入點飄移了1600公里。這項研究首次將高空污染與航天器重返大氣層的過程精準(zhǔn)聯(lián)系起來。

Wing表示：“這些微小的金屬顆粒可能會加速破壞臭氧，在平流層和中間層形成云層，影響陽光在大氣中的傳播方式。但所有這一切仍缺乏充分研究?！?/p>

隨著商業(yè)航天發(fā)射的飛速發(fā)展，以及多家公司部署大規(guī)模衛(wèi)星星座，如SpaceX的Starlink、美國亞馬遜公司的Leo，人們對這類污染的擔(dān)憂日益加劇。目前，在軌衛(wèi)星已達1.45萬顆。就在上個月，SpaceX已申請再發(fā)射100萬顆衛(wèi)星，從而實現(xiàn)埃隆·馬斯克打造軌道數(shù)據(jù)中心、為人工智能提供動力的目標(biāo)。

為避免碰撞事件產(chǎn)生更多的太空垃圾，衛(wèi)星在壽命末期通常會受控墜落并在大氣層中燒毀。專家表示，未來10年，太空垃圾顆粒的數(shù)量可能會增加50倍，超過目前進入大氣層的流星體質(zhì)量的40%。

美國普渡大學(xué)的Daniel Cziczo表示：“很多人有一個誤解，以為太空碎片會在大氣中燒毀并消失?，F(xiàn)在，我們需要認(rèn)真對這些物質(zhì)可能帶來的影響做一些透徹的分析。”

獵鷹9號的這股羽流中估計含有30千克鋰。但考慮到火箭殼體中的合金成分，其鋁含量要高得多。汽化后的鋁會與大氣中的氧氣反應(yīng)，生成氧化鋁顆粒。這些顆粒能夠為氯化合物提供反應(yīng)表面，使其更易分解。通過這一過程釋放出的氯自由基會與平流層中的臭氧分子反應(yīng)并破壞它們。

如今，在軌衛(wèi)星數(shù)量比以往任何時候都多，它們燒毀時會產(chǎn)生新的大氣污染。研究人員估計，每年燒毀的航天器會向大氣中釋放1000噸氧化鋁，且數(shù)量還在增加。這可能導(dǎo)致南半球臭氧層空洞再次擴大。而隨著各國逐步淘汰消耗臭氧層的制冷劑，臭氧層空洞本已持續(xù)縮小。臭氧的損耗會讓更多太陽紫外線到達地面，增加罹患皮膚癌的風(fēng)險。

英國倫敦大學(xué)學(xué)院的Eloise Marais說：“人為污染對高層大氣的影響逐漸超過自然污染。太空碎片正在抵消我們修復(fù)臭氧層空洞取得的進展?！?/p>

此外，金屬氧化物顆粒還可以作為凝結(jié)核，讓水蒸氣凝結(jié)成水滴，在對流層上部形成卷云，而這種云通常會吸收更多熱量?？茖W(xué)家已在卷云中檢測到航天器燃燒產(chǎn)生的顆粒。如果它們促進了卷云形成，可能會加劇全球變暖，盡管其影響遠小于二氧化碳等溫室氣體。

“大量科學(xué)證據(jù)表明，這些物質(zhì)可能對大氣產(chǎn)生有害影響。作為科學(xué)家，我們需要搞清這些影響是否正在發(fā)生，以及嚴(yán)重程度如何?！盋ziczo說。

目前已有一些潛在解決方案，比如用木頭等材料制造衛(wèi)星，或?qū)⒏嗤艘坌l(wèi)星送入高空中的“墓地軌道”。Wing表示：“面對衛(wèi)星數(shù)量的爆發(fā)式增長，我們需要花點時間，先想清楚再付諸行動?！?/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》）