抱怨马斯克的机会又来了,这回是臭氧层

作者: Judy

来源: 果壳

发布日期: 2024-08-26 12:25:38

最新研究预测,星链等低轨卫星的数量激增可能会对臭氧层造成破坏,破坏程度可能抵消过去几十年通过《蒙特利尔议定书》取得的成果。卫星烧毁释放的氧化铝纳米颗粒可能催化臭氧和氯的反应,导致臭氧层的耗损。尽管《蒙特利尔议定书》已经逐步淘汰臭氧层消耗物质,但臭氧层的恢复过程漫长,且未来低轨卫星的影响尚未完全明确。

可以用来批评马斯克的理由又多了一个。根据一项最新研究预测,随着以星链(Starlink)为代表的低轨卫星的数量激增,它们可能会对臭氧层造成破坏。并称,破坏程度可能会抵消过去几十年通过《蒙特利尔议定书》取得的成果。

铝是卫星和运载火箭中最普遍的材料之一。当低轨卫星结束任务后,将脱离轨道,进入大气层烧毁解体。这一过程中会因剧烈的摩擦和高温释放出大量的氧化铝纳米颗粒。这些颗粒主要在50至85公里的中间层(mesosphere)形成,并逐渐向下移动到达臭氧层所在的平流层(stratosphere)。其实,氧化铝本身并不直接与臭氧分子反应,而是催化臭氧和氯之间的反应,而从中产生的活性氯会破坏臭氧分子。

研究人员发现,以一颗典型的小型卫星为例(250公斤),其在重返大气层时会释放约30公斤的氧化铝颗粒。研究人员进一步以2022年坠落大气层的低轨卫星数量为基础,估算出大约有17吨的氧化铝颗粒物被释放到中间层。考虑到未来对于轨道资源的抢夺会更为激烈,每年将会有超过360吨的氧化铝被释放到大气中。

这些数据表明,随着低地轨道卫星数量的持续增加,其烧毁释放的氧化铝对臭氧层的破坏可能会抵消过去几十年通过《蒙特利尔议定书》取得的成果。截止到2022年,坠落大气层的卫星已使大气层中的铝含量增加了29.5%。但研究人员也指出,因为现实中几乎无法获取卫星烧毁产生氧化铝的数据,模型中假设的是氧化铝颗粒物最大程度产生情况,是“最坏的情况”。

上世纪70年代,科学家首次发现,氯氟烃(CFCs)等人造化合物在大气中分解,释放出氯原子,能够与臭氧产生化学反应,导致臭氧层的耗损。这些发现引发了广泛的关注和研究。1974年,科学家马里奥·莫利纳(Mario Molina)和谢尔伍德·罗兰(Sherwood Rowland)首次提出了这一理论。

并且在1985年,英国南极考察队的乔·法曼(Joe Farman)等人通过地面观察设备发现了南极上空臭氧浓度显著降低的现象。

随后,NASA卫星数据证实了这一观测结果,进一步确认了南极上空存在一个严重的臭氧空洞。臭氧层的形成是一个复杂的自然过程。太阳辐射中的紫外线在平流层中与氧气分子(O?)相互作用,将其分解成两个氧原子(O)。这些氧原子再与其他氧气分子结合,形成臭氧(O?)。这个过程持续不断地进行,形成了一个动态平衡,从而维持了臭氧层的稳定。

臭氧能够吸收太阳紫外线(UVB-C和UVB-B),保护植物与动物。同时,紫外线被臭氧层吸收后会转化为热量,使得平流层温度上升,进而影响地球的气候系统,起到了调节气候的作用。所以,臭氧空洞的发现促使国际社会采取行动,最终促成了1987年《蒙特利尔议定书》的签署,该协议旨在逐步淘汰包括CFCs在内的臭氧层消耗物质。

臭氧消耗物质具有超强的惰性,曾经被大量释放到大气中的它们可以存在几十年到上百年。这些物质在大气中的浓度从2000年左右才开始缓慢降低。不过重视起到一定积极作用。2022年发布的《臭氧消耗科学评估报告》,平流层臭氧仍在恢复中。

越来越多的报废卫星,以及它们在解体、爆炸中产生的碎片,以及卫星碰撞后的“遗骸”都成为人们口中的“太空垃圾”。太空垃圾影响人们进行太空探索。工作中的航天器也得时刻警惕避让它们,以免发生更严重的连锁碰撞。

“巨型星座”还有另一层解释,大量在轨道上运行的卫星,成了夜空中的人造“星星”——人们能见到的纯净黑夜越来越少。近地轨道卫星和太空垃圾造成的光污染干扰了地面天文观测,影响数据的准确性和科学研究的进展。连天文台的选址甚至都成了难事。

值得庆幸的是各大公司正在和科学家展开合作研究,致力于开发新技术已减少卫星的反射率,从而降低产生的光污染。甚至一些公司要上太空捕获、处理那些太空垃圾。针对对臭氧层的破坏,我们需要更多真实数据作为证据,来证明这些漫天的卫星将多大程度影响,以及如何影响,从而找到应对措施。

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