美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的一枚火箭在重返大氣層的過(guò)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(jì)會(huì)進(jìn)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(zhǎng)曝光照片，記錄了2025年2月19日，一枚獵鷹9號(hào)火箭第二級(jí)在德國(guó)柏林上空重返大氣層的畫(huà)面。圖片來(lái)源：Gerd Baumgarten 

一年前，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)故障失去控制，在北大西洋上空脫離軌道墜落。獵鷹9號(hào)原計(jì)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(guò)天際，部分碎片墜落在波蘭的一處倉(cāng)庫(kù)后方?？吹竭@個(gè)新聞后，德國(guó)萊布尼茨大氣物理研究所的Robin Wing與同事立刻啟動(dòng)了激光雷達(dá)。這是一種用于監(jiān)測(cè)大氣的儀器。

20小時(shí)后，激光雷達(dá)在高空大氣中探測(cè)到鋰的含量飆升了10倍。鋰是火箭殼體的關(guān)鍵成分，此時(shí)，蒸發(fā)的金屬羽流正飄過(guò)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(hào)的大氣層再入點(diǎn)飄移了1600公里。這項(xiàng)研究首次將高空污染與航天器重返大氣層的過(guò)程精準(zhǔn)聯(lián)系起來(lái)。

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

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(guó)亞馬遜公司的Leo，人們對(duì)這類污染的擔(dān)憂日益加劇。目前，在軌衛(wèi)星已達(dá)1.45萬(wàn)顆。就在上個(gè)月，SpaceX已申請(qǐng)?jiān)侔l(fā)射100萬(wàn)顆衛(wèi)星，從而實(shí)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(dòng)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(huì)受控墜落并在大氣層中燒毀。專家表示，未來(lái)10年，太空垃圾顆粒的數(shù)量可能會(huì)增加50倍，超過(guò)目前進(jìn)入大氣層的流星體質(zhì)量的40%。

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

獵鷹9號(hào)的這股羽流中估計(jì)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(huì)與大氣中的氧氣反應(yīng)，生成氧化鋁顆粒。這些顆粒能夠?yàn)槁然衔锾峁┓磻?yīng)表面，使其更易分解。通過(guò)這一過(guò)程釋放出的氯自由基會(huì)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(shí)候都多，它們燒毀時(shí)會(huì)產(chǎn)生新的大氣污染。研究人員估計(jì)，每年燒毀的航天器會(huì)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(kuò)大。而隨著各國(guó)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(huì)讓更多太陽(yáng)紫外線到達(dá)地面，增加罹患皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)。

英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的Eloise Marais說(shuō)：“人為污染對(duì)高層大氣的影響逐漸超過(guò)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(jìn)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(duì)流層上部形成卷云，而這種云通常會(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。如果它們促進(jìn)了卷云形成，可能會(huì)加劇全球變暖，盡管其影響遠(yuǎn)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(duì)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(shuō)。

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(duì)衛(wèi)星數(shù)量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，我們需要花點(diǎn)時(shí)間，先想清楚再付諸行動(dòng)?！?/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》）