Komunikacione kompanije kao što je Starlink planiraju da lansiraju desetine hiljada satelita u orbitu oko Zemlje tokom sledeće decenije. Sve veći roj već stvara probleme astronomima, ali nedavna istraživanja su postavila još jedno pitanje: šta se dešava kada ti sateliti počnu da se spuštaju?
Kada ovi sateliti dođu do kraja svog korisnog veka, oni će pasti u Zemljinu atmosferu i izgoreti. Usput će ostaviti trag sitnih metalnih čestica.
Prema studiji koju je prošle nedelje objavio tim američkih istraživača, ova satelitska kiša može da izbaci 360 tona sićušnih čestica aluminijum oksida u atmosferu svake godine.
Aluminijum će se uglavnom ubrizgavati na visinama između 50 i 85 kilometara, ali će se zatim spustiti u stratosferu – dom Zemljinog zaštitnog ozonskog omotača.
Šta to znači? Prema studiji, trag satelita bi mogao da olakša hemijske reakcije koje uništavaju ozon. To nije pogrešno, ali kao što će se videti, priča je daleko od jednostavne.
Gubitak ozona u stratosferi izazivaju „slobodni radikali“ – atomi ili molekuli sa slobodnim elektronom. Kada se proizvode radikali, oni započinju cikluse koji uništavaju mnoge molekule ozona. (Ovi ciklusi imaju imena kojima bi se dr Seus divio: NOk, HOk, ClOk i BrOk, jer svi uključuju kiseonik, kao i azot, vodonik, hlor i brom, respektivno.)
Ovi radikali nastaju kada se stabilni gasovi razbiju ultraljubičastom svetlošću, kojih ima dosta u stratosferi.
Azotni oksidi (NOk) počinju sa azot-oksidom. Ovo je gas staklene bašte koji prirodno proizvode mikrobi, ali ljudska proizvodnja đubriva i poljoprivreda su povećali količinu u vazduhu.
Ciklus HOk uključuje radikale vodonika iz vodene pare. Malo vodene pare dospeva u stratosferu, iako događaji poput podvodne vulkanske erupcije Hunga Tonga–Hunga Ha’apai 2022. ponekad mogu da unesu velike količine.
Voda u stratosferi stvara brojne male čestice aerosola, koje stvaraju veliku površinu za hemijske reakcije i takođe raspršuju više svetlosti da bi napravili prelepe zalaske sunca. (Vratiću se na obe ove tačke kasnije.)
ClOk i BrOk su ciklusi odgovorni za najpoznatije oštećenje ozonskog omotača: „ozonsku rupu“ uzrokovanu hlorofluorougljenicima (CFC) i halonima. Ove hemikalije, koje su sada zabranjene, obično su se koristile u frižiderima i aparatima za gašenje požara i unosile hlor i brom u stratosferu.
CFC-i brzo oslobađaju radikale hlora u stratosferi. Međutim, ovaj reaktivni hlor se brzo neutrališe i zatvara u molekule sa azotnim i vodenim radikalima.
Šta se dalje dešava zavisi od aerosola u stratosferi, a u blizini polova zavisi i od oblaka.
Aerosoli ubrzavaju hemijske reakcije tako što obezbeđuju površinu na kojoj će se odvijati. Kao rezultat, aerosoli u stratosferi oslobađaju reaktivni hlor (i brom). Polarni stratosferski oblaci takođe uklanjaju vodu i azotne okside iz vazduha.
Dakle, generalno, kada ima više stratosferskih aerosola u okolini, verovatno će se videti više gubitka ozona.
Detalji specifičnog ubrizgavanja aluminijumskih oksida satelitima koji padaju bili bi prilično složeni. Ovo nije prva studija koja ističe rastuće zagađenje stratosfere zbog ponovnog ulaska svemirskog smeća.
- istraživači koji su proučavali čestice aerosola u stratosferi otkrili su tragove metala od ponovnog ulaska svemirske letelice. Otkrili su da 10 posto stratosferskih aerosola već sadrži aluminijum, i predviđali su da će se to povećati na 50 posto u narednih 10-30 godina. (Oko 50 procenata čestica stratosferskog aerosola već sadrži metale iz meteorita.)
Ne zna se kakav će to efekat imati. Jedan od verovatnih ishoda bio bi da čestice aluminijuma izazivaju rast čestica koje sadrže led. To znači da bi bilo više manjih, hladnih, reflektujućih čestica sa većom površinom na kojima može doći do hemije.
Takođe se ne zna kako će čestice aluminijuma stupiti u interakciju sa sumpornom kiselinom, azotnom kiselinom i vodom koja se nalazi u stratosferi. Kao rezultat toga, ne može se zaista reći kakve će biti implikacije za gubitak ozona.
Da bi se zaista razumelo šta ovi aluminijumski oksidi znače za gubitak ozona, potrebne su laboratorijske studije, da se detaljnije modeluje hemija, a takođe i da se pogleda kako bi se čestice kretale u atmosferi.
Na primer, nakon erupcije Hunga Tonga–Hunga Ha’apai, vodena para u stratosferi brzo se mešala oko južne hemisfere, a zatim se pomerila prema polu. U početku je ova dodatna voda izazivala intenzivne zalaske sunca, ali godinu dana kasnije, ovi vodeni aerosoli su dobro razređeni po celoj južnoj hemisferi i više ih ne vidimo.
Globalna struja koja se zove Bruer-Dobsonova cirkulacija pomera vazduh gore u stratosferu blizu ekvatora i ponovo dole na polovima. Kao rezultat toga, aerosoli i gasovi mogu ostati u stratosferi najviše šest godina. (Klimatske promene ubrzavaju ovu cirkulaciju, što znači da je vreme dok su aerosoli i gasovi u stratosferi kraće.)
Čuvena erupcija planine Pinatubo 1991. takođe je stvorila prelepe zalaske sunca. Ubacila je više od 15 miliona tona sumpor-dioksida u stratosferu, što je oko tri godine hladilo površinu Zemlje za nešto više od pola stepena Celzijusa. Ovaj događaj je inspiracija za predloge geoinženjeringa za usporavanje klimatskih promena namernim stavljanjem sulfatnih aerosola u stratosferu.
U poređenju sa Pinatubovim 15 miliona tona, 360 tona aluminijum oksida izgleda kao mali krompir.
Međutim, ne zna se kako će se oksidi aluminijuma fizički ponašati u stratosferskim uslovima. Da li će to napraviti aerosole koji su manji i reflektivniji – na taj način hladeći površinu, slično kao u scenarijima geoinženjeringa ubrizgavanja stratosferskog aerosola?
Takođe se ne zna kako će se aluminijum ponašati hemijski. Da li će stvoriti jezgra leda? Kako će reagovati sa azotnom i sumpornom kiselinom? Da li će oslobađati zaključani hlor efikasnije od trenutnih stratosferskih aerosola, olakšavajući uništavanje ozona?
I naravno, aluminijumski aerosoli neće ostati u stratosferi zauvek. Kada na kraju padnu na zemlju, šta će ova metalna kontaminacija učiniti u polarnim regionima?
Sva ova pitanja moraju biti rešena. Prema nekim procenama, više od 50.000 satelita moglo bi biti lansirano od sada do 2030. godine, pa je bolje da se brzo reše.
