يمكن أن يمثل تلوث الغلاف الجوي الناجم عن النفايات الفضائية مشكلة كبيرة

أطلق صاروخ سبيس إكس الذي احترق بعد عودته إلى الغلاف الجوي عمودًا من المعادن المتبخرة فوق أوروبا، وهو نوع من التلوث من المتوقع أن يزداد مع تكاثر المركبات الفضائية والأقمار الصناعية.

فقدت المرحلة العليا من صاروخ فالكون 9، المصممة للهبوط في المحيط الهادئ لإعادة الاستخدام المحتمل، السيطرة عليها بسبب عطل في المحرك وسقطت من مدارها فوق شمال المحيط الأطلسي في فبراير 2025.

وشاهد الناس في جميع أنحاء أوروبا حطاما مشتعلا يتصاعد في السماء، وتحطم بعضها خلف مستودع في بولندا. عند رؤية الأخبار، قام روبن وينج – من معهد لايبنيز للفيزياء الجوية في ألمانيا – وزملاؤه بتشغيل جهاز الليدار الخاص بهم، وهو أداة لاستشعار الغلاف الجوي. وبعد عشرين ساعة، اكتشف ارتفاعًا بمقدار 10 أضعاف في الليثيوم، وهو مكون رئيسي في هياكل الصواريخ، في الغلاف الجوي العلوي مع انجراف عمود من المعدن المتبخر فوقه.

تشير نماذج الغلاف الجوي إلى أن هذا العمود قد انجرف لمسافة 1600 كيلومتر من المنطقة التي عاد فيها الصاروخ Falcon 9 إلى الغلاف الجوي. هذه الدراسة هي الأولى التي تتتبع التلوث على ارتفاعات عالية إلى عودة مركبة فضائية معينة.

يقول وينج إن الجزيئات المعدنية الصغيرة “يمكن أن تحفز تدمير الأوزون، وتكوين السحب في الستراتوسفير والميزوسفير، مما يؤثر على الطريقة التي ينتقل بها ضوء الشمس عبر الغلاف الجوي”. “لكن كل هذا لم يتم دراسته.”

تتزايد المخاوف بشأن هذا النوع من التلوث مع تزايد عمليات الإطلاق الفضائية التجارية وتوسع الشركات مجموعاتها الضخمة من الأقمار الصناعية، مثل Starlink من SpaceX وLeo من Amazon. يوجد حوالي 14500 قمر صناعي في المدار بالفعل، وفي الشهر الماضي تقدمت شركة SpaceX بطلب لإطلاق مليون قمر صناعي آخر لتحقيق هدف Elon Musk المتمثل في إنشاء مراكز بيانات مدارية لتشغيل الذكاء الاصطناعي.

لتجنب دورة جامحة من الاصطدامات التي تنتج المزيد من الحطام الفضائي، يُسمح عادةً للأقمار الصناعية بالسقوط والاحتراق في نهاية عمرها الافتراضي. ويقول الخبراء إن كمية جزيئات القمامة الفضائية يمكن أن تنمو بمقدار 50 مرة في العقد المقبل وتتجاوز 40% من الكتلة التي تحملها النيازك حاليًا إلى الغلاف الجوي.

هناك اعتقاد خاطئ بأن الحطام الفضائي يحترق في الغلاف الجوي ويختفي، كما يقول دانييل تشيكزو من جامعة بوردو بولاية إنديانا، والذي لم يشارك في الدراسة. “دعونا نضغط على المكابح هنا، ودعنا نجري تحليلًا شاملاً للتأثير الذي يمكن أن تحدثه هذه المادة.”

يحتوي عمود فالكون 9 على ما يقدر بنحو 30 كيلوجرامًا من الليثيوم. ولكن بالنظر إلى تركيبة السبائك الموجودة في هياكل الصواريخ، فإنها كانت تحتوي على كمية أكبر بكثير من الألومنيوم.

يتفاعل الألومنيوم المتبخر مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي لتكوين جزيئات من أكسيد الألومنيوم، والتي توفر سطحًا يمكن أن تتحلل فيه مركبات الكلور بسهولة أكبر. تتفاعل جذور الكلور المتحررة بهذه العملية مع جزيئات الأوزون الموجودة في طبقة الستراتوسفير وتدمرها.

يقدر الباحثون أن احتراق المركبات الفضائية يطلق 1000 طن من أكسيد الألومنيوم في الغلاف الجوي كل عام ويتزايد. ويهدد هذا بتوسيع ثقب الأوزون في نصف الكرة الجنوبي، والذي أخذ يتقلص مع التخلص التدريجي من غازات التبريد المستنفدة للأوزون. وقد يؤدي فقدان الأوزون إلى السماح بدخول المزيد من أشعة الشمس فوق البنفسجية، التي تسبب سرطان الجلد.

يقول إلويز ماريه، من جامعة كوليدج لندن: “فيما يتعلق بالمعادن، فإننا نوعًا ما ننتقل إلى هذا النموذج الجديد، حيث يتأثر الغلاف الجوي العلوي بشكل متزايد بالتلوث الناتج عن النشاط البشري أكثر من تأثره بالمصادر الطبيعية”. “لقد بدأ الحطام الفضائي في التراجع عن التقدم المحرز في ثقب الأوزون.”

يمكن أن تكون جزيئات الأكسيد المعدني أيضًا بمثابة نوى يمكن أن يتكثف عليها بخار الماء إلى قطرات، مما يشكل سحبًا سمحاقية في طبقة التروبوسفير العليا، والتي تميل إلى حبس الحرارة.

قام العلماء بقياس الجزيئات من المركبات الفضائية المحترقة في السحب الرقيقة. وإذا قاموا بتشجيع تكوين السحب الرقيقة، فقد يؤدي ذلك إلى تفاقم ظاهرة الاحتباس الحراري، على الرغم من أن هذا التأثير سيظل صغيرًا مقارنة بتأثير الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون.

يقول تشيكزو: “هناك الكثير من الأدلة العلمية التي تشير إلى أن هذه المادة يمكن أن يكون لها تأثيرات ضارة على غلافنا الجوي، والآن يقع على عاتقنا كعلماء معرفة ما إذا كانت هذه التأثيرات تحدث ومدى سوءها”.

قد تكون هناك حلول، مثل بناء أقمار صناعية من مواد مثل الخشب – على الرغم من أن ذلك قد يؤدي إلى إطلاق سخام الكربون الأسود عند العودة – أو إحالة المزيد منها إلى “مدارات المقبرة” على ارتفاعات عالية.

يقول وينج: “علينا أن نأخذ بعض الوقت ونفكر فيما نفعله قبل أن نفعله”. “إن انفجار الأقمار الصناعية هذا… سريع جدًا، ولا نعرف العواقب”.